“燃料動力電池”在過去的兩三年是非常“熱”的一個話題，在深入探討燃料動力電池之前，我們先聊聊燃料動力電池所使用的能源：氫。

人類利用能源的發(fā)展歷史是不斷走向清潔化的過程，氫能源是目前已知的最為綠色清潔的能源，因為氫和氧結合無論是直接燃燒還是化學反應，其產物只有水，因此有望成為能源的終極形式。大創(chuàng)的研發(fā)總監(jiān)賈維新博士十年來一直對氫能源領域的技術保持高度且持續(xù)的關注，因此大創(chuàng)也一直在此領域探索前行。

除了綠色之外，氫能源相較于其他形式的能源具有功率密度優(yōu)勢，從物質能量密度角度看，氫能源高于汽油、柴油和天然氣，氫氣的功率密度幾乎是其他化石燃料的3倍多。

既然有這么多的優(yōu)勢，氫能源該如何利用呢？可以通過熱機（通過利用內能做功的機械，俗稱“內燃機”），也可以通過燃料動力電池。熱機的原理就是燃料在燃燒室內燃燒，氣體膨脹推動傳動裝置做功，實現(xiàn)熱能轉變?yōu)闄C械能。另一種方式就是燃料動力電池，氫氣通過催化劑，形成H+，穿過電解質膜后與氧氣結合生成水，同時電子通過電路從陰極到陽極，從而形成電流。燃料動力電池相比熱機，具有更高的效率（最大可以達到85%）。

雖然目前這種技術的基本原理已經被工業(yè)界所熟知，但由于制氫、儲氫和運輸氫的成本較高，因此并未大量普及。在當今社會，一項新技術的引入，通常都會經歷從政府行為到商業(yè)行為的過渡。在我國由于能源戰(zhàn)略的考量，政府不遺余力的推動氫能源上的目的就顯而易見了。

氫能源的應用大體經歷以下幾個階段，首先是研發(fā)階段，之后是將這一技術推向市場，其次是擴大市場邊界和基礎設施建設，最后是由消費者自行決策，從經濟學上講，取決于能源的價格以及獲取的便捷性。

國內燃料動力電池在汽車領域的應用，大概有20年的歷史，重要處于研究和產業(yè)化的初期，大創(chuàng)對豐田、現(xiàn)代、以及奔馳氫燃料動力電池車與國內廠家的比較發(fā)現(xiàn)，國內除了個別OEM具備小批量量產條件之外，大多還處于DEMO車狀態(tài)，根本談不上大批量，很多零部件采用的還是工業(yè)標準件，關于子部件的技術標準和驗證方式還未形成，更談不上系統(tǒng)集成的綜合性能。

關于燃料動力電池整個系統(tǒng)，目前看最核心的技術包括：質子交換膜，催化劑，雙極板，空壓機等等，這些部分等同于發(fā)動機的燃燒室、活塞連桿、增壓器等等，而除此之外讓核心部件能夠高效可靠運行的附件也至關重要，在此方面整個燃料動力電池領域還處于非常初期的懵懂階段，因此具有很好的市場空間。因此，路漫漫其修遠兮。。。

大創(chuàng)在燃料動力電池領域的產品

大創(chuàng)重點關注在燃料動力電池的核心附件領域，如下面示意圖所示。產品涉及以下幾大系統(tǒng)中的核心部件：

空氣進氣系統(tǒng):水分離器、顆粒和化學過濾器、壓縮機噪聲消音器；

尾排系統(tǒng)：排氣/水整體解決方法，包括排水、儲水、防結冰、尾排消聲、泵閥；

氫氣供應系統(tǒng)：氫引射器、氫水分離器；

熱管理系統(tǒng)：熱管理閥。

空氣進氣系統(tǒng)

燃料動力電池系統(tǒng)通過空壓機將干凈的增壓后的空氣送入電堆，使空氣中的氧氣與氫離子進行化學反應，由于大氣中含有對電堆或壓縮機有害的顆粒物（灰塵、花粉、雨滴等）、化學物質（例如SO2，H2S，NH3），因此要對空氣中的顆粒物進行分離，以及對化學物質進行吸附。

大創(chuàng)可以供應兩種具有顆粒和化學功能的過濾器：

圓筒空濾：適合商用車或則布置空間比較寬松的平臺，多種大小規(guī)格；

方形空濾：供應標準化殼體設計，兩種濾芯大小規(guī)格，分別適合大流量（100kW級）和中小流量（50kW級）應用；為了適應不同的車內布局形式，上蓋與下殼體的裝配可以每90度鎖定一個位置，從而保證出氣口可以有四個方向。

在雨天或者車輛進入涉水區(qū)域，假如大量雨水進入到壓縮機，由于水的不可壓屬性，會對空壓機出現(xiàn)致命的損傷，因此要在空濾系統(tǒng)前設置水分離和排水結構。

空壓機的噪聲常常是燃料動力電池系統(tǒng)廠商或整車廠忽視的問題，目前是燃料動力電池車最惱人的噪聲源之一，在此不累述，后期大創(chuàng)會專門發(fā)一篇文章來分享。根據(jù)大創(chuàng)的相關經驗，壓縮機出現(xiàn)的噪聲重要是管道內壓力波的形式存在，從進氣管道的入口直接傳遞出來，或者從空壓機入口或出口的連接管的管壁輻射出來。因此要在空壓機的進出口管路上新增消音裝置。

大創(chuàng)可以供應三種解決方法，第一種是根據(jù)空間完全定制化，此示例是為了解決機艙空間，將壓縮機的進氣管路和出氣管路的消音器集成到一起，因此從外觀看起來是四個管口；第二種方法是將消音裝置與空壓機進行封裝，做成盔甲式結構，將消音器布置在內層與外層之間，這種設計要較強的設計能力以及工藝能力；第三種方法是模塊化的外掛式消音器，這個是大創(chuàng)的專利結構，內腔是單獨的芯子，可以更換和選型。

尾排系統(tǒng)

相比傳統(tǒng)發(fā)動機，燃料動力電池車的排出物更清潔，不要進行復雜的催化反應或顆粒捕捉。燃料動力電池排出物的重要成分是氮氣和水蒸氣，以及少量未反應的氫氣。由于出堆的氣體還具有一定的壓強，當前有些燃料動力電池系統(tǒng)設計將這部分勢能回收，通過與空壓機同軸的膨脹機來輔助對進氣進行增壓。

尾排系統(tǒng)的設計要關注的問題包括：排水和儲水，消音，水分離。

出堆的氣體溫度大概100攝氏度上下，隨著氣體向尾管方向流動，溫度逐漸降低，過飽和的水蒸氣會析出變成液體。根據(jù)電堆的功率通過非常簡單的計算就可以了解燃料動力電池排出的水量，比如豐田Mirai的百公里排水大概5L左右。

如此多的水量必須要考慮水蒸氣冷凝后在管道內的積存和主動吹掃，除此之外在尾管設計過程中還要考慮到車輛長下坡可能會引起的倒灌風險。而在寒冷的北方，水汽結冰也是個要考量的問題，目前的尾排還有使用金屬管的案例，金屬和塑料的差異在于導熱率的不同，生活在東北的小伙伴或許會有剛洗過的手粘在大門上的情況，而在屋外的木頭或塑料則不會粘上，原因在于金屬的導熱率很高，手上的熱量瞬間消失從而結冰。豐田Mirai第一代在尾管設計上就采用了塑料和橡膠，假如你足夠細心就會發(fā)現(xiàn)管道采用雙射注塑（一頭硬一頭軟），幾段管道可以很方便的連接，在這一點上不得不佩服日本人在對工程上的嚴謹性，是在用產業(yè)化的思路在做一輛真正的“車”。

由于目前燃料動力電池車的產量較低，塑料件在小批量的時候由于模具成本較高，因此大創(chuàng)開發(fā)了柔性分段式結構，如下圖所示，可以根據(jù)您的需求來創(chuàng)造出不同長度和起伏的形狀，從而用一套模具來滿足多種需求，從而將模具成本在多個客戶方進行分攤。

消聲器的要是因為氫循環(huán)裝置出現(xiàn)的噪聲通過尾排從排氣口傳播出來，具體采用何種消聲結構取決于噪聲源，大創(chuàng)供應模塊化的排氣消聲器，相同的外殼適用于不同的噪聲源特性，同時具備排水功能。

假如系統(tǒng)采用尾排氣體能量回收的膨脹機，氣體在進入膨脹機之前要分離水滴，因此水分離器是必須的部件。

有人可能會問，為何要將排氣口放到車的尾部呢，直接在電堆下面排不行嗎？這是由于排氣中含有氫的成分，氫氣屬于危險氣體，易燃易爆，而氫氣的密度遠遠小于空氣，車輛靜置狀態(tài)下，假如長時間運行導致氫氣在車底堆積是很危險的。

氫氣供應系統(tǒng)

氫氣供應系統(tǒng)是保證讓高壓的氣體經過降壓并進入電堆的一系列閥類和管道，另外還包括氫氣循環(huán)的結構和氫水分離裝置。目前氫循環(huán)采用的方式重要有：氫循環(huán)泵，引射器，或氫循環(huán)泵+引射器，這幾種形式。氫水分離器的用途是將從電堆中出來的含有氮氣、氫氣和水汽中的水滴分離出來，再經過循環(huán)裝置將富余的氫氣重新引入電堆。

大創(chuàng)目前重要關注于氫引射器和氫水分離器的研究和產業(yè)化。

熱管理系統(tǒng)

熱管理系統(tǒng)中的關鍵部件包括去離子器，水泵，溫控閥，散熱器等。目前大創(chuàng)重點關注在溫控閥，這重要得益于在傳統(tǒng)發(fā)動機領域熱管理閥方面的相關經驗。

篇外話

大創(chuàng)的產品重要針對輕量化和節(jié)能環(huán)保在汽車行業(yè)的應用，傳統(tǒng)動力國六和油耗升級，以及新能源車衍生的新部件。重要是以塑料為主體材質，集成電子電器、控制器、電機驅動、NVH等功能。

除了以上介紹的產品，在燃料動力電池領域大創(chuàng)一直持之以恒的在耕耘，會針對客戶和市場需求持續(xù)進行創(chuàng)新。同時大創(chuàng)致力于與客戶進行聯(lián)合研發(fā)，以加快客戶的研發(fā)速度，另外大創(chuàng)具備產品產業(yè)化的基礎，因此供應給您的不僅僅是一個概念或昂貴的樣件，而是考慮了工藝和制造、以及成本因素的可以量產的方法或產品。