空压机亟待国产化 保证燃料电池高效可靠运行

随着燃料电池汽车行业的不断发展，作为其核心部件之一的空压机也逐渐成为研究热点。

空压机是车用燃料电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，提高燃料电池的功率密度和效率，减小燃料电池系统的尺寸。其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性。

从20世纪50年代开始，中国就一直在进行燃料电池相关技术的研究，然而，然而大多数核心技术被国外掌握并垄断。关键零部件技术空心化使中国燃料电池产业处于被动局面。

空压机就是其中的一个技术难题。为了改变技术受制于人的局面，中国在政策方面给予大力支持，加速空压机技术国产化，国外企业却在此时趁机分食中国市场。

保证燃料电池高效可靠运行

燃料电池汽车由燃料电池系统、储氢瓶、驱动电机、整车控制系统、辅助电池系统构成。其中燃料电池系统占整车成本约63%，包括燃料电池堆(催化剂、双极板、质子交换膜)，空气循环系统、供氢和水/热管理系统。

空压机正是在空气循环系统中扮演着重要角色。

空压机参与空气循环系统工作过程：空气通过压缩机增压之后，经过加湿处理送入到燃料电池反应堆，在那里和来自于氢源的氢气发生电化学反应，输出电能用于动力输出。输入气体在消耗了部分氧气之后，排出反应堆，通过分水，去雾之后，由膨胀器从压力气体中回收部分压力能，将其转化为机械能反馈到空压机，从而节省供气单元所需要的电能。

由于燃料电池质子交换膜具有良好的工作特性，就要求供气系统供给燃料电池堆的压缩空气绝对干净，这对空压机技术要求十分高。

现在市场常用的空压机类型有滑片式、螺杆式、离心式、涡旋式和罗茨式空压机等。其中涡旋和双螺杆空压机是主流技术路线。

日本丰田(TOYOTA)、美国UTC等公司的燃料电池系统采用了涡旋机械作为其供气系统的核心部件。

美国通用、PlugPower、德国Xcellsis、加拿大Ballard等公司的燃料电池中都采用了螺杆空压机/膨胀机供气系统。德国大众公司在Bora燃料电池发动机汽车上采用的喷水螺杆压缩机，是2002年国际燃料电池技术的重大进展之一。

但国内缺少效率高而且能够为燃料电池提供清洁无油气体的空压机。

政策推动国产空压机技术进步

《中国制造2025》、《能源技术革命创新行动计划》和《战略性新兴产业重点产品目录2016》重点支持燃料电池汽车关键零部件的研发。

而作为燃料电池系统核心零部件，空压机一直是国产化的重点，国内有赛特勒斯轴承科技公司、伯肯节能公司、德燃动力等多家公司加入空压机技术研发阵容。

赛特勒斯轴承科技(北京)有限公司，针对电堆中质子交换膜对油污敏感，传统空压机中的油润滑或油冷却方法不再适合此工况的问题，创新采用以汽车冷却液(乙二醇)做介质的水润滑轴承电动离心式空压机技术方案，试图开发燃料电池汽车专用的高效、无油空压机。

今年7月，伯肯节能公司公开展示其研发的燃料电池空压机产品。该产品特点是单级离心式压缩机，可调速高速直流永磁无刷电机，箔片式空气轴承，结构紧凑，高效无油，CAN总线控制，最高转速10万rpm，泵头压比2以上，空压机泵头效率达到75%，为整个燃料电池系统内氢气充分燃烧，提供高纯度氧气。

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8月3日，嘉兴德燃动力系统公司(简称：德燃动力)在嘉兴总部发布了公司自主研发的两款燃料电池专用空压机。本次发布的两款型号为FAC-40-D，FAC-50-D的空压机是为车用15kW-50kW燃料电池发动机系统量身打造，具有以下技术特点：

无油润滑：驱动系统采用先进的无油润滑技术，完全避免了润滑油泄露导致的电堆损坏的风险；

双级增压：采用国际主流双叶轮蜗壳的两级增压方式，更符合中高压电堆对高压比的运行要求；

低噪声低能耗：叶轮采用高速电机直驱，在有效降低传动系统噪声的同时，亦降低空压机的能耗；

冷却润滑：采用强制液体冷却方式与润滑流道设计，有效地保证空压机系统长时间运行的可靠性。

这款空压机的推出或将打破国内缺少效率高而且能够为燃料电池提供清洁无油气体的空压机的现状。

国外企业抢占中国空压机市场

目前，我国的空压机技术国产化还有一段路要走，燃料电池产业庞大市场被外国企业虎视眈眈，其中美国UQM技术公司(简称:UQM)将开发中国市场成为其发展战略的重要组成部分。

在2017年7月，UQM收到来自中国一家整车厂的订购，订单产品为其旗下R340型车用燃料电池空气压缩机系统，订单总价值220万美元。

今年4月，中国客户向UQM增加R340燃料电池压缩机系统的后续采购订单，该订单价值130万美元，预计在2018年春季出货，于2018年秋季完成。

7月底，UQM宣布在中国上海建立支持燃料电池压缩机系统和推进系统业务的客户服务中心。

日前，UQM宣布，其收到了中国新客户及现有客户(包括其主要的中国原始设备制造商客户)关于新型车用燃料电池空气压缩机系统的订单，订单价值约300万美元。UQM指出，所有新采购订单预计将于2018年整年至2019年交付。

中国空压机市场被国外企业分食，对我国空压机制造企业而言是压力也是动力，只有潜心研究技术，加快空压机技术国产化进程，才是制胜法宝。