氫燃料電池,汽車業(yè)的未來之星;它上了天,前途同樣光明。位于北京亦莊的北京新研創(chuàng)能科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱新研創(chuàng)能),研發(fā)了一款六旋翼氫燃料電池?zé)o人機(jī),不間斷飛行331 min,打破世界紀(jì)錄。這一成就也顯示:中國(guó)的氫燃料電池在一些關(guān)鍵指標(biāo)上躋身世界前列。
打破紀(jì)錄
新研創(chuàng)能于2018年獲得中關(guān)村首批高精尖培育項(xiàng)目“氫燃料電池多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化”,經(jīng)過一年努力,開發(fā)出功率密度高、質(zhì)量輕、體積小、性能優(yōu)的2 kW級(jí)金屬板燃料電池空冷電堆及系統(tǒng),并成功集成在無人機(jī)上。2019年12月8日在武漢,攜帶2 kW金屬板空冷電堆及19 L/35 MPa輕質(zhì)高壓儲(chǔ)氫瓶的無人機(jī)于上午9∶23起飛,下午14∶54降落,實(shí)現(xiàn)331 min連續(xù)室外飛行,大幅超過項(xiàng)目要求的240 min指標(biāo),打破了由中航技進(jìn)出口有限責(zé)任公司和深圳市科比特航空科技有限公司聯(lián)合推出的多旋翼無人機(jī)HYDrone-1800于2016年創(chuàng)造的270 min的原世界紀(jì)錄。不僅如此,在四川甘孜州的高原環(huán)境,無人機(jī)長(zhǎng)續(xù)航飛行實(shí)驗(yàn)也獲得成功,證明在大風(fēng)、低溫、低氧條件下,新研創(chuàng)能的氫燃料電池一樣穩(wěn)定。
精雕細(xì)琢
雙極板是氫燃料電池堆的核心部件之一,目前主流路線分石墨極板和金屬極板。新研創(chuàng)能主攻金屬極板。金屬極板便于大規(guī)模生產(chǎn),而且金屬極板燃料電池堆具有質(zhì)量輕、體積小、抗振能力強(qiáng)、可低溫?zé)o助啟動(dòng)、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。
新研創(chuàng)能制造的金屬極板燃料電池堆,有復(fù)雜的折線流道。流道將注入的氫氣和空氣均勻引流到整張極板。流道很細(xì),做到氣流均勻穩(wěn)定的分配并不容易,需要經(jīng)過大量的仿真計(jì)算??諝庵械难鯕夂蜌錃庠谀る姌O的催化作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成水并放熱放電。因此金屬片上還有通道,用空氣或冷卻液來冷卻電堆。
一片片復(fù)雜的金屬片不僅要完美吻合,還得在惡劣環(huán)境下“面不改色”,這對(duì)設(shè)計(jì)和制作工藝提出巨大挑戰(zhàn)。新研創(chuàng)能攻克了0.1 mm金屬板材超深流道的加工制備工藝和技術(shù)用于電堆,電堆性能媲美國(guó)際一流水準(zhǔn)。用在無人機(jī)上,可兼顧高效與穩(wěn)定。
新研創(chuàng)能董事長(zhǎng)洪鑫告訴科技日?qǐng)?bào)記者,每設(shè)計(jì)一個(gè)板型,都得反復(fù)模擬計(jì)算。修正模具、焊接、密封等各環(huán)節(jié)都需要摸索。金屬極板燃料電池堆的難度不光在研發(fā)和工藝編制上。因?yàn)榘赐瑯拥墓に嚵鞒蹋煌瑘F(tuán)隊(duì)加工出的電堆,壽命和可靠性也有明顯差距。工匠精神至關(guān)重要,要花費(fèi)時(shí)間金錢,耐心打造精英團(tuán)隊(duì),去精雕細(xì)琢。
新研氫能目前掌握金屬極板設(shè)計(jì)、沖壓、清洗、焊接、防腐鍍層等技術(shù)和工藝;金屬板電堆、測(cè)試臺(tái)和電壓巡檢板研發(fā)制造能力處于國(guó)際先進(jìn)水平。不同型號(hào)的燃料電池電堆測(cè)試平臺(tái)都是他們自己開發(fā)的,并且可以對(duì)外出售。
洪鑫說,他們將把精力集中于電堆與系統(tǒng)的研發(fā),不著急,不趕風(fēng)口,不轉(zhuǎn)移注意力,踏實(shí)攻關(guān)核心技術(shù)。
燃料電池的研發(fā)于1960年代開始于美國(guó)。氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的乘用車被寄予厚望,目前最耀眼的成就之一是2014年量產(chǎn)上市的豐田的MIRAI。跟純電動(dòng)車相比,其優(yōu)勢(shì)是近600 km的續(xù)航里程,加氫只需4 min,媲美燃油車,又有無污染、非石油依賴的優(yōu)勢(shì)。放眼世界范圍,氫燃料電池的進(jìn)步和普及是一個(gè)長(zhǎng)期過程。目前,中國(guó)企業(yè)在氫燃料電池堆及系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化上進(jìn)展迅速。