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仪器信息网撰文转载——氢燃料电池迎“东风”,国产环试仪器借力打响“进击战”

来源:仪器信息网发布时间:2020-11-19浏览:37

近年来,我国陆续建立了一系列关于氢燃料电池的政策。《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016年~2030年》、《汽车产业中长期发展规划》等国家级规划中,都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位。随着国家政策的进一步明晰,氢燃料电池的发展、应用已提上日程。


据中汽协数据,截止2019年底,我国氢燃料电池汽车累计销量6000台,已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。有业内人士预计2020年可达10000辆,超先前预期。然而,我国氢燃料电池装机量的快速发展也面临着巨大的挑战,特别是氢燃料电池的环境安全保障技术等。


以此,仪器信息网特别采访了上海机动车检测认证技术研究中心有限公司(以下简称:上海汽检)氢燃料技术专家裴博士、大连锐格新能源科技有限公司(以下简称:锐格新能源)市场总监刘艳喜,以及重庆阿泰可科技股份有限公司(以下简称:重庆阿泰可)总工程师周建,围绕氢燃料电池的检测技术、设备要求等进行了交流。


氢燃料电池检测需求激增,相关仪器迎来风口

 

 


氢燃料电池的发电性能受多项因素影响,伴随不同的操作而有不同的表现。其在不同情况下的性能表现,常需要高精度的仪器去测量才能判断。因此,在发展氢燃料电池技术的过程中,性能检测不可或缺。相同的原因,整合燃料电池系统更是依赖精确的检测结果去匹配发展。


2017年7月,《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》开始实施,该文件规定了新能源汽车生产企业准入审查要求,并且设定了新能源汽车产品专项检验项目及依据标准,唯有通过相关检测才能获得准入凭证。这一文件出台后,氢燃料电池检测成为了硬性规定。


在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》(2017)的推动下,国内氢燃料电池行业在发展的起步阶段就产生了大量的检测设备采购需求。


随着氢燃料电池行业的深入发展和氢燃料电池技术的更新迭代,检测市场的需求更是显著提升,无论是第三方检测机构、电堆系统企业、燃料电池测试设备专业生产厂家,都在加快引进、研发新一代的检测仪器。其中,上海汽检瞄准了燃料电池检测市场商机,并购进相关检测设备,设立了氢燃料电池检测中心;锐格新能源则不断迭代现有测试设备,以期占领氢燃料电池测试设备技术的最前沿。


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上海机动车检测认证技术研究中心有限公司


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大连锐格新能源科技有限公司


“当前,我国氢能产业蓬勃发展,创造出了数万亿的巨大市场容量,虽然氢燃料电池检测在整个氢能产业体量当中是较小的一环,却是不可或缺的最重要的一环。”锐格新能源市场总监刘艳喜说到。


国产设备正崛起,电池检测环节已打破进口仪器依赖局面

 

 


行业发展初期,由于缺乏专业的国内仪器厂商提供测试设备以满足氢燃料电池系统的研究与开发,用户只能选用Greenlight、Feulcon等少数进口品牌的测试仪器,或自行搭建一个简易的氢燃料电池测试平台,用于检验氢燃料电池电堆和发动机。


如今,随着一批国产氢燃料电池检测仪器企业的崛起,国内氢燃料电池产业在检测环节已经开始打破依赖进口仪器的局面。当前,纯科研类、小功率氢燃料电池检测仪器,国外品牌的占有率相对偏高;而大功率、实用型氢燃料电池检测仪器,则偏重国产。


上海机动车检测认证技术研究中心氢燃料电池技术专家裴博士讲到:“氢燃料电池商业化应用处于起步阶段,其工程化水平尚不成熟,急需相关测试技术作为保障。而测试所需要的国产设备也处于开发验证阶段,需要典型企业担当重任,尤其在核心部件基础性能、环境适应性、可靠性、耐久性等领域。”


“在氢燃料电池研发和生产环节的各种运行评测以及各种工况下性能和操作技术的模拟评测中,安全性无疑是一个重要课题。”锐格新能源总监刘艳喜提到,“氢燃料电池和氢燃料电池发动机系统在批量生产前会进行苛刻的模拟试验,尤其是苛刻的模拟环境测试,比如耐温、耐湿、盐雾、IP防护、海拔高度、冷启动等,均需要环境试验箱的参与。”


作为氢燃料电池检测设备,环境试验箱需要进行严谨的现场调试、难度大、时间长、多系统联调联动,而国内企业产品性价比高、售后服务及时,能快速解决生产中遇到的问题。上海汽检在选购试验箱以及锐格新能源在产业链产品协同推介时,均选择了与一家国内试验箱生产厂商——重庆阿泰可进行合作。

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重庆阿泰可科技股份有限公司


仪器信息网了解到,重庆阿泰可成立于2006年,是国内专业从事气候环境试验设备的首家上市公司。2014年,公司专门设立了汽车事业部,以便进一步深入研发氢燃料电池及汽车类的环境试验箱技术。目前,重庆阿泰可已推出涉氢高温度试验箱、温湿度试验箱、高原模拟试验箱等一系列专为氢燃料电池研发所用的环境试验设备。


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重庆阿泰可汽车事业部


环试仪器可达国外先进水平,满足氢燃料电池检测高要求

 

 


目前,环试设备品类包括标准和非标准型的高低温(湿热)试验箱、温度冲击试验箱、低压试验箱、淋雨试验箱、盐雾试验箱、沙尘试验箱等,而用于氢燃料电池的试验箱类型主要有高低温(湿热)试验箱和高原环境模拟低气压试验箱。重庆阿泰可总工程师周建介绍到:“高低温(湿热)试验箱主要测试氢燃料电池及其系统在不同温度、湿度环境下的工况与稳定性,包括极端环境下的安全性等;高原环境模拟低气压试验箱主要针对氢燃料电池及其系统在不同海拔高度环境下的工况和可靠性。”


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氢燃料电池防爆高原气候舱



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环境试验箱的应用场景非常广泛,如航空航天、军事、造船、电工电子、医疗、仪器仪表、石油化工、汽车、新能源等领域,但由于氢的特殊性,用于氢燃料电池的试验箱设备要求无疑要高于其他应用场景。


一是用于氢燃料电池及系统实验的试验箱安全等级要求高。如果实验室为涉氢环境的防爆实验室,则整个环境试验箱(包括箱体、机组、控制柜等)需要进行整机防爆设计;或者采用分体式,即箱体采用全防爆,布置在涉氢房间內;而机组、控制柜等其他模块采用常规方式,放在非涉氢房间内。如果实验室为非防爆实验室,则只需要环境箱箱内防爆(包括空气调节单元、风机、传感器、加热、照明、排气、泄压要防爆处理,以及需要防静电、防火化设计等),以保证在箱内出现氢气泄漏时的安全。二是在试验过程中试验箱要对箱内氢气浓度进行实时监控,避免试验中氢气泄漏对安全的影响,并与排风系统、测试台架进行安全联动等。三是消防灭火要求,试验箱配备火焰探测器以七氟丙烷等相应的自动及手动灭火装置。四是电堆或电池发动机散热比较大的特性,环境箱如何在大散热量的状态下保证试验的稳定与可靠,也是有别与于传统环境箱的地方。


此外,根据氢燃料电池的测试要求,试验箱要求具备新风系统、尾排系统,水氢空接口,以及预留氢气控温接口,以确保进入燃料电池发动机的氢气与环境箱温度一致。


从上海汽检的选择和锐格新能源的推介来看,重庆阿泰可的试验箱设备无疑满足了以上要求,其环试设备不仅具有良好的稳定性、动态性,达到了国外同行业中的先进水平,还创新性地配有降低劳动强度的装置,以适应高频次的测试需求。


“革命尚未成功”,各个环节仍需努力

 

 


然而,目前用于氢燃料电池的环境试验设备仍存在一些技术痛点。如氢燃料电池发动机在低气压环境下运行的精度保证问题,高原环境模拟试验箱如何保证发动机所需的温湿度、低气压、新风量/尾排量等多因素的综合控制精度仍是环境试验设备需要解决的难点。此外,上海汽检裴博士还提到了市场上已经提出的相关的技术指标要求,比如:常规的环境温度模拟范围-40~80℃,精度±1℃,并需要提供相对快速的降温速度;环境湿度模拟范围10~95%RH,精度≤±5%RH外,还需要模拟燃料电池专用的海拔≤4500m、动态热源状态下温度控制等氢燃料电池环境模拟、氢气预冷等尚待解决的特殊问题。这就需要应用方和供应商之间的紧密协同,共同开发


“希望我国环境试验箱的研发、生产企业能够设计出充分满足市场需求的产品,为氢燃料电池的测试提供更加丰富的模拟场景。”锐格新能源市场总监刘艳喜还表示,“环境试验箱与测试平台是密不可分的整体,希望未来锐格新能源与阿泰可采用战略联盟等互助方式进行合作,共同助力我国氢燃料电池行业健康快速发展。”



随着近几年氢燃料电池的快速发展和相关检测标准的不断完善,市场对检测仪器需求激增的同时,对其技术要求也越来越高,尤其用于安全可靠性检测的环试仪器。安全可靠性测试虽是氢燃料电池汽车产业体量中较小的一环,却是必不可少的一环,而这一环的运行离不开环试仪器的支持。愿各产业链共同努力,助力我国氢燃料电池产业健康快速发展。