将涡轮增压器核心技术应用在燃料电池空压机上

燃料电池空压机与涡轮增压器的结构很类似。近年来，盖瑞特除了对传统涡轮增压器进行升级改造之外，还将涡轮增压器核心技术应用在燃料电池汽车的空压机上。盖瑞特中国区燃料电池空压机业务负责人徐春先生在上海车展接受采访时表示，面对氢燃料电池汽车突显的成本问题，加强核心零部件的技术突破，降低成本，成为行业的重要目标。

涡轮增压器技术发展选定新方向

根据国际氢能委员会的数据，仅在最近两年，全球氢能新项目就投入了超过5,000亿美元的资金。原因是燃料电池被广泛认为是适合长途运输的可行、清洁的技术路线，其续航里程潜力远远超过纯电动车，而充电时间与传统柴汽油车基本相同。氢气拥有非常出色的质量能量密度，即10千克氢气能够提供给商用卡车约100公里的续航里程，因此在商用重卡应用中具有经济可行性。一家领先的乘用车车企最近公开了一款氢燃料电池驱动的家用轿车，其续航里程可达1,000公里，充电时间不到15分钟。

目前中国市场加速向电气化转型的浪潮，电动汽车正持续快速增长，氢燃料电池汽车市场亦高速发展。但与电动（包括混合动力）汽车相比，氢燃料电池汽车市场目前仍处于起步阶段。而中国作为世界上最大的制氢国，有望在这一领域占据领先位。根据中国汽车工业协会的数据，2022年中国氢燃料电池汽车的销量同比2021年增加一倍多。预计在2030年到2035年间，中国氢燃料电池汽车的保有量将达到100万辆，巨大的发展潜力也为氢燃料电池电动空压机业务提供了增长空间。

自20世纪90年代进入中国市场以来，盖瑞特作为行业先驱，始终引领着涡轮增压技术的进步。随着排放标准越来越严格，动力强劲且油耗较低的涡轮增压发动机受到汽车企业的青睐，涡轮增压发动机车型占比迅速提升。面对全新的电气化时代，盖瑞特加速氢燃料电池领域。

徐春先生介绍说，空压机与涡轮增压器的结构很类似。近年来，涡轮增压器企业除了对传统涡轮增压器进行升级改造之外，还将涡轮增压器核心技术应用在燃料电池汽车的空压机上。

电动空压机是氢燃料电池汽车动力系统的关键性技术，如同燃料电池的“肺”。燃料电池由质子交换膜和双极板堆叠而成，通过电化学反应利用氢气和空气发电。为了使反应有效地进行，需要向燃料电池组输送氢气并优化空气流量和压力。它通过提供加压空气，提高燃料电堆的效率和功率密度。同时，其耐用寿命也决定了电堆整体的耐用性。可以说燃料电池空压机决定了整个氢燃料电池系统的效率、耐用性、尺寸和最终成本。

以技术创新降低系统成本

近年来，随着部分氢燃料电池车型的商业化应用，氢燃料电池汽车的成本问题越来越突显。从目前的情况来看，氢燃料电池汽车的成本仍然是传统燃油车的数倍。从氢燃料电池汽车的动力系统成本构成来看，占比最大的是氢燃料电池系统，其造价约占总成本的三分之二。而空气压缩机在氢燃料电池系统中的成本占比高达10%-15%。导致氢燃料电池系统成本居高不下的原因，一方面是氢燃料电池相关技术要求较高，另一方面是零部件材料成本昂贵。

技术的持续创新突破是推动燃料电池汽车进入市场的核心动力。夯实完善产业链供应链，加强核心零部件的技术突破，成为产业政策引导的重要方向。提高燃料电池的系统效率和耐久性，降低商用成本，成为技术突破的重要目标。

徐春表示，燃料电池技术发展非常快，2018年还只是在开发30千瓦的系统，到现在已经有头部企业在开发300千瓦的燃料电池系统。盖瑞特要做的就是把技术储备先做好，我们有15千瓦的空压机产品，也有30千瓦的产品，可以满足150千瓦系统的需求，还有更大的45-千瓦的产品，可满足300千瓦系统的需求。

早在2016年盖瑞特第一代氢燃料电池双级空压机已经在本田Clarity氢燃料轿车上实现规模量产，创下体积最紧凑、功率能耗最低的记录。

在上海车展，盖瑞特在国内首次展出新一代氢燃料电池空气压缩机及膨胀端解决方案。在相同燃料电池组输出的情况下，新一代燃料电池压缩机的体积比之前设计减小40%以上；利用其涡轮空气动力学专业知识，将空压机转速提高了50%，达150,000转/分以上，实现高功率密度和高效率，成本减低了2/3；同时，新一代的产品还可以选择有能量回收功能的膨胀端设计，可利用电化学反应产生的高温废气转化成电能，实现能量回收，降低空压机的三成能耗，进一步节约使用成本。值得一提的是，电机转速提升以后，有助于降低消耗功率，第一代的电机是20kW，消耗功率下降了25％。电机消耗的功率降低，意味着初始成本降低。举例来说，如当前1kW燃料电池系统的成本约为4000元至6000元，降低5kW功耗就意味着创造了2-3万元的价值。

    徐春表示，2018年时燃料电池系统成本每千瓦1万元左右，到今年将降低到4000元以下；长期目标在2030年达到1000元每千瓦以下，这需要在技术上实现突破和燃料电池产业的规模化。（来源：上海汽车报）