琦睿电池科技分析，氢燃料电池汽车优势及辅助系统技术现状

廊坊琦睿电池科技有限公司坐落于京南门户廊坊临空经济区，北靠大兴氢能示范区，坐拥新机场，东临天津，西邻雄安新区。公司是以“清洁能源，品质生活” 为宗旨，专注于储能及氢能源产品研发、生产、销售为一体的高新技术企业。公司秉承“开拓 诚信 专注 共赢 ”的经营理念，与行业内企业保持密切沟通，不断创新，以满足新能源行业市场的需求。团队拥有各类研发技术人员，其中教授及顾问3名，高级技术人员5名。

琦睿电池科技专注于储能及氢燃料电池发动机、仿真系统及相关关键零部件自主研发及产业化的高新技术企业。目前氢能事业部核心产品有燃料电池仿真系统、燃料电池增湿器、燃料电池离子过滤器、燃料电池水气分离器、燃料电池引射器、燃料电池空压机、燃料电池氢气循环泵等。

燃料电池汽车以燃料电池系统作为单一动力源或者是以燃料电池系统与可充电储能系统作为混合动力源的电动汽车。氢能是新能源革命的重要领域，将成为支撑我国构建一个绿色、高效、安全的新能源系统的关键支柱，而燃料电池汽车作为氢能利用的关键领域，将成为我国汽车产业转型发展的重要方向。发展燃料电池汽车有动力强劲、安全可靠、经济节能等诸多优势 ，但是也面临着空压机、增湿器、水气分离器、去离子器、氢循环部件等技术现状与国外技术有一定差距的现象，现将其优势和技术现状分析如下。

燃料电池汽车优势

1.1 动力强劲

燃料电池动力系统采用的是“电-电混合”技术路线，即将动力电池和燃料电池并联，由锂电池提供车辆加速、减速等非稳态下所需的大功率，而燃料电池则用来提供稳定工况下的输出功率。这种方案不仅解决了燃料电池动态响应速度慢的问题，还可大大延长燃料电池的寿命，同时能提供强劲的动力。以燃料电池城市客车为例，最大爬坡度能达到22%（同等条件下传统客车为 20%），0-50km/h 加速时间只需要8s 而传统客车需要 30s，可见加速能力优于传统客车。

1.2 安全可靠

通过实际运营，燃料电池汽车的运营时间和里程远高于纯电动汽车，具有更高的安全性。

1.3 经济节能

燃料电池汽车能耗成本低，国家政策补贴大，其全生命周期成本较低，从图中可以看出燃料电池汽车全生命周期的总成本远低于传统汽车和纯电动汽车，尤其是燃料成本远低于传统汽车，完全符合国家节能减排的政策方针。

燃料电池汽车技术现状

燃料电池汽车的动力源是燃料电池系统，其核心技术也是在燃料电池系统，因此燃料电池系统的技术成熟与否决定了燃料电池汽车的发展前景，现将燃料电池系统的核心部件技术现状叙述如下。

琦睿电池科技总经理安存军讲到：”大功率燃料电池系统和电堆成为必然趋势的背景下，辅助系统的匹配情况成为市场关注焦点。目前，国内现有的BOP供应链水平在系统上暂时不能可靠地满足更大功率系统和电堆的需求，我们也即将推出200kW的系统，在辅助配套方面，其实我们也在寻找适配的BOP。“

空压机部件技术现状：国外燃料电池汽车空压机的研发起步较早，在转子、轴承、控制器及高速电机等核心技术方面积累了较多的经验，开发大空气流量、节能高效且能在全工况下快速响应的空压机将成为未来的发展方向。

空气压缩机的作用是将空气增压，为燃料电池提供适当压力的气体，使得燃料电池的阴极侧的压力始终处于较为高效的区间。与一般的空气压缩机不同，燃料电池用的空气压缩机需要完全无油，以防止燃料电池催化剂中毒，影响燃料电池的输出性能，并且还需要空压机具有高流量、高压比的特性。

空压机

增湿器部件技术现状：在匹配大功率系统方面，目前增湿器市场已经有2-3家企业推出了适配240kW系统的增湿器产品，且正处于验证阶段。推进大功率产品的系统厂家在选择增湿器时，一般采用定制开发的方式。在定制开发增湿器时，目前系统厂家及增湿器厂家双方会在“以哪种方式保证产品的耐久性”等细节上展开讨论。可以说，在大功率趋势下，系统厂家和增湿器供应商是合力在摸索中前行。

燃料电池电堆在反应过程中，质子交换膜需维持一定的湿度以保证质子交换膜处于合适的水饱和状态，保持较高的电导，保持较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常需要增湿器来实现，其重要性不言而喻。

增湿器的作用是将空气进行加湿，以提升燃料电池的输出性能，提升燃料电池的效率。

增湿器

“十年磨一剑”我司经过无数次实验，成功研制出增湿器的核心加湿材料，一种高分子复合材料中空纤维膜，目前公司已经成功开发（10kW-120kW级）适用国内市场的增湿器，先后通过了国内多家客户的测试，2021年已逐渐推向市场。

高分子复合材料中空纤维膜

氢循环部件技术现状：氢循环部件主要有氢循环泵、引射器两类，在实际使用中各有优缺点。氢循环泵具有转速及流量调节可控、实用性高等优点，但存在噪音高、体积大、成本高、功耗大等缺点；引射器具备成本低、体积小、无寄生功率等优点，但存在无法实现全工况覆盖、普适性差等缺点。

氢气循环泵将燃料电池堆出口未发生反应的氢气循环至燃料电池堆入口，同时也将出口处的水汽循环至入口，起到进气增湿的作用，同时增加氢气利用率，并减少氢气排放，减小安全隐患。

本公司采用独特的浮动式涡旋压缩结构，从设计、加工、装配都由本公司自行完成。浮动式无油涡旋压缩机产品保证在实际工作中可以长时间、稳定、可靠、高效地运行。

公司拥有涡旋式氢气循环泵的技术与专利，使其设计出全球最前沿的无油涡旋式氢气循环泵，通过精细的力平衡，使动、定涡卷之间的摩擦损失最小化，提高了产品的压缩效率、稳定性及使用寿命，直接减少氢气循环泵的综合使用成本。同时动、定涡卷的无顶密封结构，避免了密封磨屑粉尘污染问题，成为最理想的氢气循环设备。

氢气循环泵

在氢循环技术路线上，目前国内有三种应用方案：采用单一大排量氢气循环泵方案、采用氢气循环泵+引射器、采用引射器方案。在大功率发展趋势下，目前多数研发大功率系统的厂家在氢循环系统方面选择的技术路线是氢气循环泵+引射器，并表示这一技术路线在满足超大功率系统上基本不存在什么问题。

氢气引射器的作用与氢气循环泵的作用类似，与氢气循环泵的不同之处在于，氢气引射器是纯机械件，当按照燃料电池堆的额定功率设计时，使得引射器只能在一定的工作区间内起作用，尤其是燃料电池低功率时，引射器的作用较小。为解决该问题，可设计大、小两个引射器配合使用，或者配合一合适规格的氢气循环泵使用。

本公司自主研发组合分配引射器，利用不同大小引射器通过逻辑控制组合，加持全工况系统控制策略，可实现流量无级调节，避免目前市场上引射器适用工况窄的缺陷。且拥有自主知识产权，利用机械引射结构替代氢气循环泵，从而减少做功、提升效率、降低系统成本、延长使用寿命。

氢气引射器

水气分离器部件技术现状：水气分离器的主要作用是使阳极过量气体所带出的水份得以排除，以免水在电堆内阻隔阳极气体反应，严重造成水淹而损坏电堆。

它的主要特点集中表现于分离效率高、压降小且大流量、低功耗可靠性强、且无有害物质析出，它的阀寿命可达到500万次。

去离子器部件技术现状：去离子器的主要作用是去除冷却液中的离子，在燃料电池工作过程中，双极板上会产生高电压，但同时要求该电压不能通过双极板中间的冷却液传递到整个冷却流道，因此要求冷却液需要具有极低的电导率。

燃料电池系统运行过程中，冷区系统部件会不可避免地析出离子，因此需要去离子器实时去除冷却液中的离子，使冷却液始终处于较低电导率的状态。

本公司研发的去离子器具有压降小、大流量，耐高温、高压性能好，便于安装易更换，且有着超强的离子吸附能力，遇到乙二醇无任何不良反应等特点。

整体可见，目前BOP在产品层面基本能够满足车用领域大功率的需求，同时在供应层面，各细分领域只有少数厂家能够满足大功率需求。

氢燃料电池汽车无污染，可实现零排放，是新一代清洁汽车，我国应大力发展氢燃料电池汽车。在氢能及燃料电池产业前景得到政策明确的情况下，企业开始探讨氢能在更多场景下的应用，以扩大氢能市场规模，这给BOP供应链带来了机会也带来了挑战。在发展道路上勇于创新、执着向前的BOP企业有望抓住新机会、实现新飞跃。