階段空氣供應(yīng)系統(tǒng)是降本突破口 車載空壓機(jī)降本主要來自于批量生產(chǎn)和國產(chǎn)化加速
? ? ? ? 空氣供應(yīng)系統(tǒng)：現(xiàn)階段降本突破口，長期看成本有60%的下降空間?? ? ? ??空氣供應(yīng)系統(tǒng)為燃料電池提供空氣，為其中的化學(xué)反應(yīng)提供條件，是總系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。?? ? ? ??一方面，為了保證質(zhì)子交換膜具有良好的工作特性，要求供氣系統(tǒng)供給燃料電池堆的壓縮空氣干凈；另一方面，為了保證PEMFC具有較好的綜合性能，要求該子系統(tǒng)能夠根據(jù)燃料電池輸出功率的大小及時(shí)調(diào)整供氣量與供氣壓力，并具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，噪聲低，可靠性高，能量可回收等特點(diǎn)。? ? ? ??空氣供應(yīng)系統(tǒng)主要包括車載空壓機(jī)、車載儲(chǔ)氫瓶和其他零部件（氫氣循環(huán)泵、空濾器、氫氣電池閥等）。整體來看，空氣供應(yīng)系統(tǒng)是現(xiàn)階段降本的一個(gè)突破口，在FCV規(guī)模大于1萬輛后，空氣供應(yīng)系統(tǒng)成本將降低50%；未來（FCV規(guī)模＞10萬）在國產(chǎn)化加速和規(guī)?；?yīng)的雙重作用下，其總成本可以降低60%左右。?? ? ????車載空壓機(jī)：降本主要來自于批量生產(chǎn)和國產(chǎn)化加速?? ? ? ??空壓機(jī)的作用是將常壓的空氣壓縮到燃料電池期望的壓力,并根據(jù)電力需求提供相應(yīng)的空氣流量。空壓機(jī)的種類很多，按工作原理可分為3大類：容積型（活塞式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)）、速度型（離心式壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)）、熱力型壓縮機(jī)（如噴射器）等。目前，車用燃料電池使用的空壓機(jī)主要是容積型空壓機(jī)和速度型空壓機(jī)。?? ? ? ??螺桿式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是壓力/流量可以靈活調(diào)整、啟停方便、安裝簡單；但其缺點(diǎn)是噪聲大、體積大、質(zhì)量重和價(jià)格高。目前美國GM、PlugPower、德國Xcellsis、加拿大Ballard等公司的燃料電池中都采用了螺桿壓縮機(jī)壓縮機(jī)/膨脹機(jī)供氣系統(tǒng)。?? ? ? ??渦旋式空壓機(jī)也屬于容積式機(jī)械，在容積式流體機(jī)械中容積效率較高，且壓力與氣量連續(xù)可調(diào)，在寬的工況下都能達(dá)到較高的效率。渦旋機(jī)械可設(shè)計(jì)成壓縮機(jī)--電機(jī)--膨脹機(jī)共軸的一體化結(jié)構(gòu)型式。但與離心式相比尺寸和重量較大。日本豐田（TOYOTA）、美國UTC等公司的燃料電池系統(tǒng)也都采用了渦旋機(jī)械作為其供氣系統(tǒng)的核心部件。?? ? ? ??離心式空壓機(jī)的價(jià)格相對(duì)便宜,質(zhì)量和體積功率密度高,是目前燃料電池用空壓機(jī)的開發(fā)方向。但是離心式空壓在偏離設(shè)計(jì)工況情況下性能下降嚴(yán)重。?? ? ? ??國產(chǎn)空壓機(jī)研究? ? ? ?美國能源部（DOE）從1998年起就一直在資助燃料電池供氣系統(tǒng)的研究和開發(fā)；我國以中科院大連化物所為代表的科研機(jī)構(gòu)等在空氣壓縮機(jī)方面也取得了一些進(jìn)展；市場(chǎng)方面，雪人股份通過收購切入空壓機(jī)市場(chǎng)。?? ? ? ??在美國能源部資助下，Honeywell公司設(shè)計(jì)開發(fā)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的透平壓縮膨脹機(jī)，和容積式壓縮機(jī)相比，效率較高、成本較低。?? ? ? ??DOE委托ArthurD.Little公司進(jìn)行50Kw燃料電池用渦旋壓縮機(jī)/膨脹美國能源部（DOE）從1998年起就一直在資助燃料電池供氣系統(tǒng)的研究和開發(fā)；我國以中科院大連化物所為代表的科研機(jī)構(gòu)等在空氣壓縮機(jī)方面也取得了一些進(jìn)展；市場(chǎng)方面，雪人股份通過收購切入空壓機(jī)市場(chǎng)。?? ? ? ??在美國能源部資助下，Honeywell公司設(shè)計(jì)開發(fā)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的透平壓縮膨脹機(jī)，和容積式壓縮機(jī)相比，效率較高、成本較低。?? ? ? ??DOE委托ArthurD.Little公司進(jìn)行50Kw燃料電池用渦旋壓縮機(jī)/膨脹機(jī)供氣系統(tǒng)的開發(fā)研究。ArthurD.Little開發(fā)渦旋壓縮機(jī)能夠提供連續(xù)無脈動(dòng)氣流。但由于泄露，高壓比3比較難以達(dá)到。其第二代渦旋機(jī)滿足DOE性能要求，連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)，3450rpm，76g/s流量，適合50kW燃料電池，但重量體積較大。?? ? ? ??除主要的研究進(jìn)展外，市場(chǎng)方面，我國雪人股份收購國際空壓機(jī)龍頭切入空壓機(jī)市場(chǎng)。公司持有空壓機(jī)龍頭瑞典OPCONAB公司17.01%的股權(quán),通過并購基金收購了OPCON業(yè)務(wù)核心兩大子公司SRM和OES100%股權(quán)。?? ? ? ??主要壓縮機(jī)供應(yīng)商??? ? ? ??空壓機(jī)未來成本降低主要來自于批量化生產(chǎn)和技術(shù)突破，經(jīng)測(cè)算，到量產(chǎn)1萬輛FCV規(guī)模的情況下，成本將下降70%以上，量產(chǎn)10萬輛FCV的情況下，成本僅為現(xiàn)階段成本的10%。?? ? ? ??空壓機(jī)成本對(duì)產(chǎn)量敏感：不同于膜電機(jī)等成本主要來自于昂貴的原材料，空壓機(jī)成本更多來自加工與制造，所以成本對(duì)產(chǎn)量十分敏感，批量生產(chǎn)可以顯著降低空壓機(jī)成本。根據(jù)DOE測(cè)算，當(dāng)年產(chǎn)量達(dá)到50萬臺(tái)時(shí)，成本可從目前約2000美元每臺(tái)降低至約750美元每臺(tái)。?? ? ? ??技術(shù)進(jìn)步進(jìn)一步推動(dòng)降本：技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在系統(tǒng)集成度的提高和系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。在不同的負(fù)載區(qū)選擇合適的操作壓力，可以使得系統(tǒng)效率和輸出功率達(dá)到優(yōu)良，同時(shí)提高質(zhì)子交換膜的自增濕能力，從而有利于燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的集成度提高和成本降低。?? ? ? ??空壓機(jī)成本降低取決于產(chǎn)量和技術(shù)突破?
