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零下30℃快速启动 百公里成本仅为燃油车一半 东风氢燃料电池技术取得新突破

汽车 2022-04-26 17:14:40
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本文转自:湖北日报

4月20日,在蔡甸区东风新能源汽车产业园2号园区的氢动力实验室,技术人员正在进行氢燃料电池系统零部件测试。

2018年,东风公司牵头承担了国家重点研发专项《全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发》,推出了国内首款全功率燃料电池车——东风氢舟H2·e,能在零下30℃环境下快速启动。科技部高技术研究发展中心表示,该车整车性能达到国内领先、国际先进水平。

抢占新能源汽车制高点

无污染、零排放的氢能,被视为“21世纪最具有发展前景的二次能源”。

2021年中国氢燃料电池车保有量仅9000辆。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》预测,至2035年,氢燃料电池汽车保有量将达到100万辆左右。

“与纯电动车相比,氢燃料电池车在节能环保、续航里程、抗低温、补能便利性等方面更具优势。”东风技术中心前瞻技术研究院氢元研发经理张剑说。

面对巨大的市场潜力,众多车企加速氢燃料电池研发布局。作为国内最早开始研发燃料电池车的车企之一,早在国家“九五”计划期间,东风公司就与中科院共同开发过全国首台30千瓦燃料电池示范车——EQ640,此后不断加大投入,加快氢能产业布局。

2018年,东风公司技术中心牵头、集合15家单位承担国家重点研发专项《全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发》项目,旨在打造国内首款高效率、高安全性全功率燃料电池乘用车,助力东风公司抢占新能源汽车制高点。

张剑介绍,经过3年攻坚,东风技术团队先后在整车、氢燃料电池系统(由电堆和空压机、增湿器、氢瓶等系统部件组成,其中电堆是整个电池系统的核心)等方面开展研究,研发了70千瓦、120千瓦电堆和50千瓦、80千瓦燃料电池系统,并建立了先进的试制试验基地,开发了国内首款全功率燃料电池车——东风氢舟H2·e。

燃料电池很“扛冻”

在距离武汉1000公里的广东省佛山市,两台东风氢舟 H2·e已投入示范运营。东风氢舟 H2·e是根据东风风神AX7打造的,其能量来源就是东风自主研发的氢燃料电池系统。

“在零下30℃的环境下,东风氢舟 H2·e便能快速启动,加氢3分钟,续航里程能达到500公里,氢气利用率为95%,百公里耗氢量仅为0.751千克,大约花费不到30元,仅为燃油车的二分之一。”张剑说。

与普通储能电池不同,燃料电池是一种能量转换装置,在工作时必须有能量(燃料)输入,才能产出电能,其研发既涉及到软件设计、又涉及硬件开发。“让燃料电池系统实现低温快速启动、高氢利用率、高安全性并非易事。”张剑坦言:“就像在岔路众多的山道上前行。”

张剑介绍,去年年初,在攻克氢燃料电池系统低温启动中,团队成员每天工作超15小时,反复修改程序、调试系统、优化策划,仅用了5天,便实现了燃料电池系统在零下18℃自启动、零下20℃辅助加热启动,启动时间从首次的9.6分钟缩减到2.5分钟。随着技术升级,东风氢燃料电池系统已实现了在零下30℃环境下快速启动。

氢安全也至关重要。研发过程中,研发团队通过对车载储氢系统做过温、过压、碰撞等一系列保护,并加载各类传感器实时监控,顺利完成了70兆帕氢燃料电池车碰撞试验,且全程无氢气泄漏,这在国内还是首次。

此外,在氢燃料电池系统集成与控制、电堆、膜电极、双极板等核心零部件上,东风公司实现了技术的自主可控。

推动氢能源示范运营

好的成果,有广泛应用才算真的好。

去年,东风技术中心自主研发的80千瓦燃料电池系统成功搭载到东风汽车股份有限公司12吨、18吨轻型商用车上,近期将在武汉经开区开展示范运营。

2020年,由东风技术中心孵化的科技型企业——东风悦享科技有限公司还推出了氢能版“无人驾驶Sharing-VAN”,这款能搭载六人的“胶囊”车,没有方向盘、油门、刹车、驾驶座,只有两排座位,通过5G信号便能实现武汉、广州、十堰等地数千公里远程云控。

北京冬奥会期间,来自丰田、吉利、北汽等车企的1000台氢燃料电池大巴车、小轿车、特种车集中投入运营,并配备了30多个加氢站,成为冬奥会期间一道亮丽的风景线。

“不过,就整个氢燃料电池车应用情况来看,普及率还是较低。”张剑表示,发展受限主要在于加氢站基础设施不足以及燃料电池成本过高。目前市场上燃料电池系统的成本在5000元至6000元/千瓦,“电池成本可以买一辆宝马了”。尽管中国是世界上加氢站最多的国家,共有255座加氢站,但正常运营的也只有183座,武汉仅有2家加氢站,与遍地开花的加油站无法相提并论,也无法与快速发展的充电桩相比。他说,促进氢能产业发展,还需要实现技术突破,也需要政府和上下游产业链企业携手。

“氢燃料电池是东风公司‘科技跃迁’和未来战略的重要组成部分。”张剑说,在氢能汽车领域,东风公司将争当产业链“链长”,继续深耕技术领域,做好现有产品的迭代升级,不断提高竞争力,同时持续拓展应用场景,开发更多新产品。

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