多年來,低溫無損儲存和低溫啟動技術均被業內視為評價燃料電池系統的關鍵數據指標。在這條布滿荊棘的探索之路上,東方電氣人始終致力于為用戶提供持續穩定的服務和一如既往的良好體驗,不斷優化提升低溫環境下燃料電池系統環境適應性,更好地實現無損儲存、更好地縮短啟動時間、更好地保障運行性能,為推動我國能源綠色低碳轉型貢獻著“東方氫”力量。
停機過程中,有效調控燃料電池系統,保障膜電極(MEA)水含量至合理區間,是實現無損存儲以及再次順利啟動運行的核心。
水含量過多,低溫下水就形成冰晶而損傷膜電極的微觀結構;水含量過少,又不利于系統的啟動過程。對于系統的低溫啟動,先秦時期《曹劌論戰》里有一項戰略戰術,可以生動比喻啟動過程要領:“夫戰,勇氣也。一鼓作氣,再而衰,三而竭。彼竭我盈,故克之。”
在零下環境里,燃料電池系統如果第一次啟動能夠成功(產熱速度快于結冰速度),那么系統就能順利進入運行狀態。但如果因為儲存策略或啟動策略不合理,就會導致第一次啟動失敗。而此時因為堆溫仍然低于零度,因此啟動期間燃料電池生成的水就會結冰,冰晶會破壞催化層的微觀結構,或損傷質子膜,或堵塞膜電極的活性區域。一方面造成膜電極性能不可逆受損,另一方面會導致二次啟動的失敗。因此,需要采取合理的“戰術策略”,一鼓作氣,方能順利、快速地完成低溫啟動。
近年來,東方氫能特別成立了一支技術攻堅團隊,針對燃料電池系統低溫儲存和啟動技術厚積薄發、潛心科研。團隊成員多由碩士、博士及高級工程師等專業技術人才構成,理論功底扎實、工程經驗豐富,專業涵蓋燃料電池、電氣、化工、結構設計等方向。
一路走來,攻堅團隊從起初實現短堆的低溫啟動、啟動速度的提升,到完成百千瓦等級的燃料電池系統的低溫無損儲存、-35℃低溫快速啟動等方面的技術開發,經歷了“正向構建理論模型--試驗驗證--模型修正--再驗證--控制策略定版--實車驗證”的閉環開發環節。在此基礎上,還建立起零部件和系統低溫儲存與啟動的經驗庫,為不同規格燃料電池系統在無損儲存、低溫啟動等方面的控制策略制定提供豐富的數據源。
如今,東方氫能已形成全套完整的、具有自主知識產權的低溫無損儲存和快速啟動技術及控制策略,申請兩項發明專利,兩項實用新型專利已獲授權,相關技術水平位居國內前列,并已在北方寒冷地區運行的燃料電池系統上進行了實際應用。同時,這一技術還為東方氫能燃料電池系統實現10000小時運行性能衰減<5%的高耐久性奠定了良好基礎。
經霜傲雪,百戰不殆。燃料電池系統低溫儲存和啟動技術的成功開發,見證了東方氫能技術團隊敢于戰勝艱難險阻、勇于攀登科技高峰的心路歷程,是一次踐行“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念的生動實踐,充分體現了東方電氣人百折不撓、以創新驅動堅定發展綠色新能源的決心與信念。
原文始發于微信公眾號(東方氫能):技術流:盤活“冷域”,打開氫燃料電池新世界