近年来，“大功率”成为国内燃料电池发展的关键词之一，功率跃升带来的散热问题引发行业关注。当前国内燃料电池企业的大功率产品进展如何？行业初期发展大功率是否过于激进？怎样解决随之而来的散热问题？
奔赴大功率背后，散热问题为什么亟待解决
相较传统发动机，燃料电池发动机的热效率更高，多在45%～60%范围内，燃料电池的散热量比传统发动机大10%-20%左右。而在散热问题上，燃料电池发动机的需求却远高于传统发动机。
相关数据显示，传统的发动机散热，15%是通过发动机机体散出，40%通过排气管以尾气的形式排放，只有8%的热量是通过散热器散出。
而燃料电池发动机在散热方面主要依靠散热器，理论情况下，燃料电池系统的热效率和散热器的热量在41%左右，有18%的热量需要通过散热器来散出；但在恶劣的工况下，燃料电池系统的热效率约为35%，此时仅有3%的热量是通过尾气排出，其余62%的热量需要通过散热器来散发。
且燃料电池的工作温度相对较低，散热器中冷却液与环境的温差比传统汽车小，给热管理带来了更加严峻的挑战。
在实际应用中，为解决散热问题，燃料电池电堆、系统，以及整车环节在产品研发及设计方面都需要做出相应处理，如在热源端，电堆的设计效率、流场分布，系统的热管理系统设计；在应用端，整车的散热器布局等。
因此，散热问题的解决需要燃料电池产业链各个环节共同努力，否则将直接影响燃料电池应用工作的稳定性和寿命，进而影响整个行业的健康安全发展。
从电堆到系统再到整车共同解决散热难题
去年至今，新研氢能、爱德曼、高成绿能等多家公司透露了超过200kW电堆产品的动态。近期，上海氢晨和氢璞创能还明确提出：将在今年年底前推出300kW燃料电池单堆产品。国产电堆向大功率迈进的速度令人惊叹。
“就像几年前大家无法理解50kW、70kW的电堆一样，现在电堆发展到200kW、300kW看似激进，其实是市场需求下的产物，电堆企业的研发和生产遵循客户的需求，也愿意以开放的心态迎接市场的检验。”某电堆企业负责人表示。
但大功率电堆的散热问题该如何解？电堆设计要选取合适的材料体系，解决温差问题，而这对膜电极的性能、密封材料的稳定性提出了更高的要求；要通过公共通道和流场设计高效地实现对散热问题的解决和管控，如从单流道设计转为采用多流道散热的方式调节温差等。
燃料电池系统方面，清能股份、上燃动力、潍柴动力均已公开发布200kW以上产品；氢蓝时代、航天氢能也已表示会在2022年推出200kW以上的大功率系统。
“基于长途和重载的应用，大功率成为一个必然的技术路线趋势。比如49吨的牵引车如果真的跑干线的物流，哪怕不考虑超载的情况，200kW实际上只是起步。此外，除了交通领域，大功率燃料电池在船舶、储能等领域也有市场潜力，可有效拓宽氢能的应用边界。市场潜力驱动燃料电池企业追求大功率技术突破。”一位业内人士分析。
针对大功率燃料电池系统散热问题，一家知名系统企业负责人建议：“系统的设计架构需要有所变化，在电堆的工作温度偏低时，可以将辅助水路和主水路的一体化集成处理，但如果把工作温度进一步提高，就必须把辅助水路和主水路分开，这是必然趋势。”
三一电动副总经理魏长河则针对匹配大功率所带来的整车散热问题给出建议：“可以通过选择散热性能更好的零部件，另外就是可以通过空气动力学改进迎风面积的设计，像重卡等重载型车辆，可以利用车辆后端的空间等途径助力解决散热问题。”
不过，由于车的配置空间始终有限，车用领域热管理的最大压力最终还是回归到电堆和系统上，上游端是解决散热问题的关键。
整体看来，大功率燃料电池是终端应用需求下的产物，但当前以散热为代表的难题仍有待解决，需要被理性严谨看待，需要产业链企业协同解决。在追求更大功率的背后，效率、稳定性等问题需要坚守，以保证行业的稳健长久发展。
