高效运转“大杀器”

高效运转“大杀器”：

　　鸾鸟电气引射器生产装配线工作人员正在装配集成引射器。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

　　鸾鸟电气引射器生产装配线工作人员正在装配集成引射器。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

　　鸾鸟电气生产车间，工作人员将测试合格的集成引射器打包箱。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

　　鸾鸟电气生产车间，工作人员正在测试装配好的集成引射器的性能。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

　　鸾鸟电气研发的集成引射器。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

　　随着环境与能源问题的一天比一天突出，氢燃料电池以其高效率和零排放的特点变成全球瞩目的焦点，具有广阔的发展前景。

　　氢燃料电池的反应原理是氢气和氧气在电堆内发生氧化还原反应，将化学能转换成电能。氢燃料电池工作过程中，为保证电极阳极侧氢气能够在活性面积区域均匀扩散，气体必须要过量供应，过量的氢气若直接排放到大气中，不仅会浪费，还存在一定的危险性。因此，必须有循环装置将盈余氢气进行循环回收。

　　若将电堆视作氢燃料电池的“心脏”，氢气这个燃料则为其“血液”。只有“血液”保持纯净并有效循环，才可能正真的保证氢燃料电池的高效运作和长效使用寿命。

　　鸾鸟电气（上海）有限公司（以下简称“鸾鸟电气”）就是将“血液”循环系统做到极致的一家企业。

　　很多时候，人生的选择比努力更重要，若是选择的方向不对，越努力可能越会南辕北辙，而鸾鸟电气从一开始就眼光独到、目标明确。

　　2018年，鸾鸟电气创立。创建伊始，该公司便将发展趋势聚焦在了氢燃料电池八大核心零部件之一的氢气循环系统上。

　　首先，氢循环系统在氢燃料电池系统中至关重要。它会将阴极渗透到阳极部分的液态水带入气水分离器分离掉，以及将未反应完全的氢气和水蒸气供应到电堆阳极入口。其中，水蒸气能改善电堆湿润水平和提高水管理能力，延长电堆的运行寿命。此外，氢循环对多余氢气的回收，能轻松实现系统的高效率运行。

　　鸾鸟电气总经理陆路明说，更重要的一个原因是，当时国内氢循环系统的关键零部件无一例外全要进口，价格昂贵不说，售后问题也多，因此，核心零部件国产化成为当务之急。基于研发团队多年来在燃料电池系统上的深耕细作，加之充分调研，他们都以为氢循环系统国产化是条光明大道。

　　将目标锁定在氢循环系统上后，新的问题随之而来——常见的循环装置大致上可以分为主动形式的氢气循环泵（以下简称“氢泵”）和被动形式的氢气引射器（以下简称“引射器”）。

　　氢泵的主要优点是主动可调节、快速响应、在低功率段或稍高功率段畅通无阻，但有结构较为复杂、噪音大、有寄生功耗和成本高等问题。相比氢泵，引射器则可在高功率段轻松运行，无移动部件、结构相对比较简单、运行可靠、噪声低且无寄生功率，是实现氢燃料电池氢气循环利用的理想装置，但不足也很明显——其引射范围有限，特别是在低功率段工作困难。

　　若将氢燃料电池的电化学反应比作一首曲子，氢泵可看作是一个低音很好，同时又稍微能唱点高音的“男歌手”，引射器则是一个高音完美但低音不行的“女歌手”。

　　“三四年前，国内氢燃料电池尚在起步阶段，各大厂商对氢燃料电池的系统功率需求不大，最高可能就30千瓦，一个氢泵可完全满足全功率运转。”该公司研发技术总监陈彧说。

　　换句话说，就是当时氢燃料电池谱的“曲”音域不高，所以单雇“男歌手”就能轻松演绎。事实也确实如此，在2021年之前，几乎所有厂商都以氢泵作为氢气循环系统的唯一解决方案。

　　近几年，随国家相应的政策引导及各大厂商需求的日益增高，音域低的“曲子”已经逐渐满足不了“听众”的耳朵，大家希望听到“低音”，也希望有“高音”的加入。因此，氢燃料电池最大峰值功率开始不断攀升，甚至一度高至200千瓦、300千瓦，“调子”升得太高后，“男歌手”氢泵便开始乏力，因为即便它使出吃奶的劲，也还是唱不上去。

　　“男歌手”氢泵唱不上高音，“女歌手”引射器又来不了低音，此种情况下，如何满足最大峰值功率下氢气循环流量的需求?

　　这时，大家想了一个折中的法子——“男女”搭配，即峰值功率的时候，用引射循环；低功率时用氢泵循环。此路径到目前，也仍有相当一部分厂商采用。

　　“男女”搭配虽能各司其职，但要“雇”的人变多了，随之而来的是成本骤升。同时，因为零部件多了，维修费用也在持续不断的增加，大家在想，能否训练出一个唱全音域的“歌手”？

　　即让“男歌手”练出高音或“女歌手”打通低音，这样就能使氢循环系统高性能与低成本的问题得以两全解决。

　　若要提高氢泵的功率，只能不断做大尺寸。但是大尺寸的氢泵不仅成本高，而且不能够满足市场轻量化应用的需要。因此，两全的法子就只能寄希望于训练“女歌手”畅通低音。

　　当然，这是当时各大厂商都显然能想到的，也是大家都在不断尝试的，但千军万马过独木桥，引领者只会有一个，剩下的注定都会被冠以追随者的名号。

　　解决此技术的最核心问题是要攻克引射器在低功率段建立引射循环和极致尺寸的难题，但这绝不是嘴上说说就能解决的事。

　　就拿尺寸而言，不是说在原有基础尺寸上同比例缩小，就能将尺寸做小，因为尺寸在缩小的过程中，各个零部件的各种变量也在随之发生明显的变化，其任意两个零部件间都存在着不同的变量。同理，低功率段建立引射循环也不是单纯地将功率降低这么简单。

　　“初期的研发阶段我们是绝对没盈收的，这条创新之路并不好走，但我们团队里有国内顶级的文丘里（引射器要用到的技术原理名称）专家，加上研发团队在燃料电池系统方面有丰富的设计经验、技术经验和产业经验，所以我对突破技术难关很有信心。”陆路明说。

　　2020年底，蛰伏两年后的鸾鸟电气一石激起千层浪——一举推出适配用户多样化需求的5千瓦至300多千瓦的氢循环系统产品，该产品攻克了引射器在低功率段无法建立有效引射循环的难题，并将尺寸实际做到了极致。

　　“我们的产品远超客户的期待，此系统完全去氢泵，重量和尺寸较之原来优化了近70%，这让氢燃料电池系统的体积功率密度和重量功率密度都有了质的提升，能够说是成本‘革命’。”鸾鸟电气销售经理陆探说。

　　陆探补充道，最关键的是，我们是目前国内唯一一家掌握5千瓦至300多千瓦氢燃料电池系统无差别全功率覆盖核心技术的企业，“无差别”这3个字特别的重要，这表明从5千瓦到300多千瓦这区间内的所有功率我们都能轻松搞定，不管“调子”高低，一“人”就能完美演绎。

　　鸾鸟电气给客户开出了一个没办法拒绝的条件，在诸多利好的加持下，自2020年底第一次公开亮相至今，鸾鸟电气已占据了40%多的市场份额。

　　“可以说，鸾鸟电气目前慢慢的变成了了氢燃料电池领域引射循环产品的头部企业，而随着用户认知的逐步的提升，我们的市场占有率不会仅仅停留在40%多。”陆路明说。

　　事实也确如陆路明所言，今年5月25日，鸾鸟电气又与克拉玛依签下一笔大订单——“年产能两万套的氢燃料电池系统氢气引射循环总成”项目。

　　一个天南，一个地北，两个看似风马牛不相及的地方如何在短时间内就建立起了如此紧密的联系？

　　这次合作如此顺利的原因要归功于上海嘉定氢能港。有了氢能港的行业资源集中优势和产业链整合优势，加之克拉玛依丰富的风光资源、集中应用场景、大量土地厂房及市委、市政府先进的发展理念和超前的战略眼光，鸾鸟电气毫不犹豫地选择将生产基地落地克拉玛依。

　　“今年下半年，鸾鸟电气将在克拉玛依落地一个全资子公司，在克拉玛依区首期投资1000万元，建立一个可年产两万套氢气引射循环系统的生产线和研发测试基地，并会在后期视情况追加投资。”陆路明说。

　　谈及后期规划，陆路明眼中有光。他说，公司计划在两年时间内让克拉玛依基地成为鸾鸟电气的主力产能基地，并以它为中心枢纽，进而辐射整个中国大西北及中亚市场。

　　谈起这次合作，陆路明兴奋地说：“若‘氢储能调峰电站一体化’项目能如期落地，宏观上讲，它对中国氢能的发展以及国内氢燃料电池系统行业的规模化提升、规模化降本都将有着不可估量的重大意义。”

　　原来，单单克拉玛依这一个项目的产能，就几乎能满足2022年全国所有氢能汽车对于氢气引射循环系统的总需求，而规模化生产是降本的基础。基于这一点，可以说这次合作对于国内整个氢燃料电池行业的降本都将有巨大的提升作用。

　　“项目落地后，克拉玛依将打造出全国首个真正意义上的零碳园区，对于实现‘双碳’目标的意义，是没办法用金钱去衡量的……” 陆路明说。