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    燃料電池增濕器的“寂寥”與“商機”

    發布日期: 2020-03-23
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    燃料電池電堆在反應過程中,質子交換膜需維持一定的濕度以保證較高的反應效率,因此要求反應介質需攜帶一定量的水蒸氣進入電堆,這一步通常通過增濕器來實現。

    作為燃料電池系統的一個重要部件,增濕器領域的參與者卻是十分少,原因在于其技術門檻高而市場需求偏小。

    據了解,目前國外僅有美國博純、韓國科隆、德國科德寶等幾家公司基于客戶需求,開發出滿足備用電源、實驗室測試臺和氫燃料電池公交車等不同工況下使用的增濕器產品。

    其中,美國博純在增濕器領域已有幾十載的研發歷史,產品具有一定先進性,在中國占有較高的*。公司FC™ 系列加濕器是利用燃料電池排出的水,通過 Nafion 管壁滲透到進氣中進行加濕。韓國科隆、德國科德寶公司增濕器產品在中國市場同樣占有一席之地,產品核心部件分別采用聚砜均質中空纖維管和夾層復合平板膜。

    知情人士透露:“上成熟的增濕器產品壽命表現整體較為不錯,當然也取決于終端設備的使用工況,例如運行在叉車上(工廠污染小的前提下),美國博純FC™ 系列加濕器壽命能達2萬小時;運行在戶外燃料電池汽車上時,如果前端過濾不夠有效,增濕器的使用壽命會受當地空氣顆粒物含量、有害物質影響。”

    而相較于國外較為成熟的增濕器產品,國內因為起步較晚,目前伊騰迪實現增濕器產品商業化,同時也有大洋電機、上海華熵等少數幾家企業涉足增濕器研發。

    據悉,伊騰迪所采用的中空纖維加濕器內是親水材料制備的均質無孔中空纖維束,水(或排氣)從中空纖維束外測流過,加濕氣體從中空纖維束內測流過,水由于濃度差的作用從中空纖維外側擴散至內側,并蒸發進入反應氣體中,完成對氣體的加濕。通過調節氣體流量,中空纖維材料、中空纖維絲表面積、水溫(或排氣溫度)、水(或排氣)的流量、氣液相間壓差來改變中空纖維加濕量的大小。

    伊藤迪*鄭家銓表示,公司增濕器在價格上比進口更有優勢,原因在于產品的原材料是國內的,成本可以控制,性價比高。

    使用壽命方面,鄭家銓透露:“我們增濕器的設計壽命大概在2W小時以內,一般情況下,不超過我們額定的工況溫度、壓力,產品耐久性就不會受到很大影響。而且,我們一般會給到客戶5年或20萬公里質保期,目前有幾個客戶已經裝車在跑,還沒出現什么問題。”

    值得一提的是,高工氫電從燃料電池系統集成商處了解到,系統在集成時,一般會根據電堆廠家的要求來選用增濕器。不同電堆廠家的產品,對增濕器的要求也不一樣。

    一位技術人員透露:“目前增濕器是國內燃料電池系統上*的一個部件,但公司電堆產品在濕潤的南方地區運行時,對配套的增濕器要求沒那么高,因為當地空氣濕度比較大,而在比較干燥的北方地區,增濕效果要求則會相對變高。”

    在這位技術人員看來,增濕器體積難以做小,且制造和維護成本高,若電堆設計得當,對增濕器效果要求沒那么高,因此未來或許可以學習日本豐田,通過溫度控制和陽極水循環做到自增濕,取締增濕器這一部件。

    不過,自增濕除了對電堆性能要求高,對控制策略要求更高??偟膩碚f,實現自增濕的技術難度非常大,難以實現。這意味著增濕器產品依然有其應用價值與市場空間。

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