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【高工氢电•巡回】伊腾迪:填补国内燃料电池增湿器技术空白

质子交换膜的水合状态对于燃料电池的性能和寿命具有非常重要的决定作用:当膜中水分子过少时,膜不能传导质子,燃料电池效率下降,甚至无法正常工作;而如果膜中水分子过甚时,会引起整个燃料电池系统堵水,燃料电池也无法正常工作。

 

因此,必须对进入电池组的反应气体进行加湿处理,以确保质子交换膜处于合适的水饱和状态,保持较高的电导,燃料电池得以高效工作。这也意味着对燃料电池进气加湿非常必要,增湿器这一关键零部件的重要性不言而喻。

 

需注意的是,由于技术门槛高、市场容量小,目前全球能够提供燃料电池增湿器的企业屈指可数,仅韩国KOLON、美国博纯等。在国内,目前也仅有唯一一家企业能够实现增湿器产品商业化,它就是深圳伊腾迪新能源有限公司(下称“伊腾迪”)。9月9日,高工氢电巡回调研团队走进伊腾迪,深入了解这家公司的产品技术及市场规划。

 

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伊腾迪成立于2014年,2017年初步完成5-10kW级气体增湿器样机的开发;2018年,30kW气体增湿器二代产品定型,根据厂家的需求,启动80kW级以上气体增湿器的开发;2019年,80kW级气体增湿器样机开发完成,120kW以内增湿器专业测试平台搭建完成。

 

目前伊腾迪已成为国内第一家实现具有自主知识产权燃料电池系统气体增湿器产品商业化的企业,填补国内该项技术空白。

 

伊腾迪之所以能成为国内燃料电池增湿器领域第一个吃螃蟹的企业,离不开优秀的技术团队支持。公司聘请了华南理工大学燃料电池领域专家——廖世军教授作为公司技术支持,并指导相关核心技术研发;引进毕业于英国诺丁汉大学的海外人才刘晶晶博士作为产品总监;另有数十名研发工程师,组成了实力强劲的研发团队。

 

伊腾迪负责人郑家铨介绍,公司燃料电池气体增湿器这一研发项目于2017年作为子项目之一,成功申请国家科技部重点研发计划——“高性能长寿命燃料电池发动机系统的开发研制”。该项目由国内极具影响力的数十家研究机构和企事业单位合作承担。

 

“经过前期的客户测试、实际运营,公司对工艺、产品材料不断试验,逐渐形成多个型号、多家企业的批量订单销售、合作。”郑家铨透露,目前国内没有专门针对增湿器的相关标准,公司经过整理收集客户要求,以最严格的要求来展开研发生产,因而产品质量获得客户认可。公司自去年展开市场推广以来,成效不错,为了满足客户需求,预计下半年产能将继续扩大。

 

值得一提的是,目前市面上的增湿器核心部件膜管材料都较为昂贵,而伊腾迪采用的是自主研发的中空纤维膜管,可以大大降低产品成本,所以在价格上非常具有优势。此外,对比国外产品来看,伊腾迪技术可以为各大车企、系统企业实现增湿器的深度匹配、量身定制,这一点也让伊腾迪在市场推广上具备优势。

 

在交流过程中,双方还针对增湿器的技术方案进行了深入探讨。

 

伊腾迪所采用的中空纤维加湿器内是亲水材料制备的均质无孔中空纤维束,水(或排气)从中空纤维束外测流过,加湿气体从中空纤维束内测流过,水由于浓度差的作用从中空纤维外侧扩散至内侧,并蒸发进入反应气体中,完成对气体的加湿。通过调节气体流量,中空纤维材料、中空纤维丝表面积、水温(或排气温度)、水(或排气)的流量、气液相间压差来改变中空纤维加湿量的大小。

 

高工氢电了解到,不管采用何种反应气体加湿技术均会导致电池系统的复杂化或增加电池组的质量和体积,所以行业内也提出了自增湿方案。但是,目前行业内只在一些功率比较小(几百瓦)的燃料电池上实现了自增湿,功率大的燃料电池实现自增湿有两点难度:反应生成的水不足以对进气加湿、动态响应慢;增加了电池组的质量与体积,使电池组结构复杂化。

 

所以,现阶段要真正实现车用燃料电池“自增湿”并不现实。这也给了拥有自主增湿器技术且拔得头筹的伊腾迪广阔的市场空间。

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