国产燃料电池空压机亮相日本电池展

2月27日-3月1日，第15届国际氢能及燃料电池博览会(FCEXPO2019)在日本东京有明展览中心盛大举办。本次展会吸引了全球17个国家270家企业参展，无论是参展企业数量、参展人员规格层次，还是产业链展品的丰富程度，都堪称是全球同类型展会之最。

作为前沿产品技术的“风向标”，本次展会上的空压机产品颇令人关注。适用于燃料电池的空压机有别于传统空压机，由于技术门槛极高，目前中国拥有空压机研发技术能力的企业寥寥无几，批量生产能力更是亟待突破。

作为空压机国产化突破进程中的代表企业之一，势加透博洁净动力如皋有限公司(下称“势加透博”)展出的燃料电池空压机XT-FCC产品吸引了大量的国内外观众莅临参观。势加透博在空压机研发生产方面有哪些心得？有哪些成功经验值得同行借鉴？为此，高工氢电在展会期间对势加透博创始人&执行董事张学锋进行了专访。

以下是专访实录：

势加透博成立于2011年，拥有8年的产品研发经验及深厚的市场认知，请问公司氢燃料电池空压机核心技术体现在哪些方面？该产品是否有实际应用案例可供参考？

张学锋：势加透博一直扎根高端叶轮机械的研制服务，经过8年历练，已经成为行业的领先品牌。自2016年起，公司经过充分调研，立项投入燃料电池无油离心空压机的研制，这是公司投入了大量精力的自主研发产业化项目。

近三年的时间里，公司突破了高效低比转速压气机、动压气浮轴承、高速电机及高频控制等核心关键技术壁垒，成功研发了XT-FCC系列气悬浮空压机(产品系列可完美覆盖30-150kW电堆的洁净供气系统需求)。

我们的首批样机“XT-FCC300先锋1号”已经交付客户进行系统匹配和性能评估测试，获得高度评价。作为一家有着正向开发能力的公司，我们能够最大程度满足客户同步开发需求和系统最优性能匹配。

作为氢燃料电池系统核心部件之一，空压机必须满足哪些技术需求才能真正适用在燃料电池当中？

张学锋：为实现尽量高的能量转换效率，燃料电池内部的化学反应对空气的温度、湿度、压力和流量等参数有着严格的要求。但目前广泛应用的工业压缩机无法满足燃料电池对供气特性的要求。因此设计开发一个性能优越并能很好地与燃料电池系统进行匹配的压缩机，对于燃料电池的性能提升和产业发展至关重要。

如果说电堆是燃料电池动力系统的心脏，那无油空压机就是强劲的肺，是燃料电池系统非常重要的组成部分。“心-肺功能”基本决定了燃料电池的技术水平和性能指标。

我们始终认为燃料电池空压机不同于常规空压机，也有别于传统发动机的电子增压器，它应该是一个新物种，适用于燃料电池的空压机需要满足绝对无油、低噪声、高可靠性、高效、小型化、工作范围宽、良好的动态响应能力、良好的热管理、低成本等诸多严苛要求。

高工氢电：氢燃料电池系统核心部件空压机设计存在哪些难点？

张学锋：离心式空压机是氢燃料电池的核心零部件，其代表了空压机行业的最高水平，涉及到空气动力学、传热学、振动力学、机械、电机、电控、材料以及高精加工等众多学科。

空压机研发不仅需要攻克多个单项技术，而且需要集成这些单项技术，使得机组安全高效的运行。这些单项技术包括:高效宽范围的离心式空压机气动设计与加工、弹性箔片式动压气浮轴承设计和制造、超高速电机设计和制造、超高频永磁同步电机控制器设计;集成技术包括热管理设计与高速转子转子动力学设计与分析等。

作为一家为100多家企业(包括特种航天动力)提供过设计咨询服务的叶轮机械的研制服务公司，目前我们已经完全掌握了压气机的设计与制造、气浮轴承的设计与制造和超高速电机的设计与制造。

而且我们与供应商一起定制开发的永磁同步电机高频控制器，可以很好地匹配各种机型。此外，每个部件设计都存在相应的技术挑战，需要我们去思考如何权衡利弊，把这些核心部件有效地整合在一起，这需要多学科领域非常丰富的工程技术积累和权衡，比如如何在实现小型化的基础上，又不牺牲太多的性能和工况范围。这些研发突破和优化迭代都是在势加透博多年高端研发经验积累的基础上，团队通过长时间攻坚克难实现的。

三年来，势加透博空压机始终坚持走高速直驱离心技术路线。现在回过头来看，我们的技术路线选择是非常正确的。大部分部件包括轴承、电机和控制器等都能够在国内制造和生产，我们在产业化降低成本上的优势是比较明显的。

因为每家客户的系统设计各不相同，唯有把空压机与系统的最佳匹配定制设计做好，才能实现燃料电池系统性能达到最佳。为此，我们在系列化设计时规划了独特的XT-FCC技术架构，在统一底层技术和设计架构之上，有非常灵活的扩展性和定制性。这个设计构想类似于GELeapX特种发动机，同样产品技术架构，为了匹配不同飞机客户系统性能需求，衍生出来LeapA(空客)、LeapB(波音)、LeapC(中国商飞)几个重要客户型号。

势加透博作为具备极强正向开发能力的团队，正可充分发挥我们的技术研发优势，与我们的客户紧密协同研发，在XT-FCC技术架构上共同快速研发拿出重点客户专属定制的产品版本，以达到不同客户对系统性能的极致需求，同时这也有助于燃料电池系统客户建立起他们各自的竞争优势和技术壁垒。

产品研发对原材料是否有所考究？

张学锋：采用合适的原材料是实现产品设计意图的基础。在机械结构部件方面，作为面向车用行业的产品定位，我们优先选用车用体系的原材料、供应链和质量管理体系。针对某些关键零部件，我们也会选择特种级的材料，比如高温合金。

同时我们也在尝试用一些新型材料，以进一步提升产品性能，目前不同方案路线正在并行测试优化中。势加透博团队具有非常深厚的特种动力研发和制造服务背景，在高端研制服务项目的工程技术经验积累能够跨界应用到车用领域。

截至目前，势加透博空压机市场拓展情况如何？

张学锋：我们的市场定位很清晰：1、始终保持技术引领，以扎实而持续的研发能力，做到性能指标业界No.1；2、紧随行业发展需求做好我们的成本控制，不再让行业被国外品牌卡脖子；3、打造最专业的服务团队，经过几年创业发展，我们目前在北京、上海、成都、西安、江苏如皋都建立了我们的团队和基地，可实现快速交付、即时服务。

2019年应该是我们市场开始放量的一年，我们会紧跟行业客户需求，来配置我们的产能计划。某种程度上，我们产品的市场需求量主要还取决于国家政策的升级动态，以及行业客户对中高压燃料电池系统研发和产品化的进展。

目前市场上主流的空压机类型都有哪些？预计未来哪种类型能够占据较大的市场份额？

张学锋：空压机是燃料电池系统空气供应系统的重要部件，针对不同的燃料电池系统的性能需求，往往需要不同的空气压缩机与其匹配，常用的空压机类型有螺杆式、离心式、涡旋式和罗茨式空压机等。

离心式压缩机在功率密度、效率、噪声等方面具有最好的综合效果，被认为是最有前途的空气增压方式之一。从目前国内外的研究发展方向来看，离心式空气压缩机将是今后主流的发展方向。同时，随着燃料电池系统对空气供应系统性能要求的提高，离心式空压机与涡轮匹配工作势必将成为燃料电池用空压机未来发展的主要趋势。

但离心式空压机在低流量时会发生喘振现象，这将严重影响系统的性能和空压机的使用寿命。势加透博开发的离心式空压机具有更宽的稳定运行范围，在小流量工况下，可以实现更大的压力升高率，有利于空压机在低流量高压比工况下正常运行而不发生喘振。

相较于国外的空压机产品，国内产品与其差距体现在哪些地方？分别需要从哪些方面进行突破？

张学锋：目前世界范围内，尚未有完全成熟的、完全满足用户要求的产品。国外的某些厂家起步稍早，国内外空压机技术水平有一定的距离，但这个距离是我们可以努力追上的。

我们“XT-FCC300先锋1号”客户评测的结果数据已经表明，产品性能在很多方面已经超过国外竞品。国外产品也不是完美的，在核心技术的突破上，其实国内外面临同样的挑战和问题。随着中国市场的大力发展，我们相信中国品牌在很多方面反而更具优势，我们非常坚定地相信一定会有中国品牌在这个领域赛马胜出。

在这样的背景下，我们应该抓住难得机会，充分发挥自己独特技术优势，扎实做好如下几方面工作：紧密与动力系统协同研发，需求牵引、技术推动；多学科跨界应用，产学研紧密合作；脚踏实地往前冲，不断积累产品研发数据。

据了解，现阶段是空压机的市场导入期，也是空压机制造商进入氢燃料电池市场的机会，对此您有怎样的看法？

张学锋：我们期待更多国内有实力和优质的企业加入这个市场。有良性的竞争才有行业的可持续发展和技术升级，共同促进燃料电池产业的健康快速发展。