近日,由东风汽车集团有限公司(下称“东风汽车”)自主开发的燃料电池中功率级电堆(H2Core-50)在上海零下20℃无辅助热源条件下成功启动。
记者了解到,这次电堆测试是由东风汽车技术中心前瞻技术研究院中功率电堆研发团队自主开发,并在东风公司新能源2号园区自动化中试线装配完成功能样堆。样堆额定功率55kW,体积功率密度为3.1kW/L。
东风汽车表示,这标志着公司自主掌握了燃料电池电堆冷启动设计和启动策略,为燃料电池商业化应用奠定了基础。
事实上,作为一家国内知名的汽车企业,东风汽车自主研发出无需预热的冷启动电堆有3大值得关注的亮点。
其一:无辅助热源冷启动技术突破
一直以来,燃料电池堆零下无辅助热源启动是汽车行业面临的一项共性技术难题,不仅制约着燃料电池技术的发展,还制约着氢燃料电池的商业化应用。
衡量冷启动能力的指标有启动最低温度、启动过程耗能和启动时间等。目前丰田在低温启动指标方面排名靠前,2014年已实现燃料电池堆-30℃环境中启动时,35s内达60%额定功率,70s达100%额定功率。
记者了解到,国内公司现阶段大多采用“停机吹扫+启动升温”,即在停机吹扫的基础上,电池启动时使电堆升温融冰的速度快于电堆结冰的速度,来实现冷启动。
从现实中的情况来看,冬季车辆停机吹扫大致需要几分钟,启动时加热需要10-15分钟的加热时间,当然也有技术能力不错的企业表示能够在8分钟左右完成加热。
但是,真正意义上的冷启动,国内要向丰田、现代看齐,开机就跑,不需要加热等待。
“要在冷启动方面追赶国际先进水平,需要从膜电极到电堆再到系统企业都要参与进去,提升材料性能,使所有环节都能在低温情况下达到自适应状态。” 一位新能源汽车行业投资人士认为,东风汽车自主开发的电堆零下20℃无辅助热源条件下成功启动,在技术上是一大突破。
其二,聚焦乘用车燃料电池技术突破
目前,国内氢燃料电池企业在应用端主要聚焦商用车市场,鲜有发力乘用车市场的产品,真正能做出的符合乘用车标准电堆产品的企业少之又少。
正因如此,国内有志于燃料电池乘用车的整车厂选择自主研发电堆产品,如上汽集团、长城汽车等车企都选择自主研发电堆产品,并取得一定成果。
东风汽车选择在技术要求更高的乘用车用燃料电池方面进行布局,可见其对氢能汽车市场化方面的前瞻性眼光。
据了解,东风公司技术中心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》的子课题,燃料电池堆零下20℃无辅助热源成功启动,将大幅提升东风及行业燃料电池汽车的发展及商业化应用。
其三,作为整车厂发力燃料电池领域表率
与锂电池为动力的纯电动汽车领域不同,氢燃料电池不再是电池企业的“绝活儿”,整车厂照样可以做的有声有色。
在东风汽车开发出零下20℃无辅助热源启动电堆之前,国内已经有车企在氢燃料电池的探索方面做出实际的成绩。
上汽集团是国内最早从事燃料电池研发和产业化的整车企业,在其基础上孵化出来的捷氢动力是国内较为领先的燃料电池公司。目前,捷氢科技具备完整的自主知识产权,目前已获得超过350份燃料电池的相关专利,累计参与15份燃料电池国标制订,发布70份燃料电池汽车企业标准。
目前,捷氢动力已经可以向上汽以外的整车厂开放燃料电池系统供应。
与上汽集团类似,发力燃料电池领域的整车厂还有长城汽车。
长城汽车在2018年收购上燃动力之后,通过控股子公司上燃动力和未势能源来布局燃料电池相关业务。同年6月,长城汽车建设的国内首个氢能中心运行建成并使用。
除此之外,长城汽车还围绕制氢、储氢、加氢站、和燃料电池全产业链等方面进行投入,是国内布局燃料电池汽车最为激进的车企之一。
东风汽车在2018年开始牵头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》之后,发展开始加速。
2018年12月东风汽车的燃料电池研发团队开始成立,该团队以TS16949标准进行规范和体系建设,并建立起东风电堆的开发流程。
截止到目前,该团队已攻克多项关键技术,在膜电极/双极板选型与测试评价、模块氢电安全设计、密封设计、电堆试验等多个研发领域,累计申请专利10余项。