5月16日,由勢(shì)銀(TrendBank)聯(lián)合羚牛新能源科技(上海)有限公司主辦的2023勢(shì)銀燃料電池產(chǎn)業(yè)大會(huì)在江蘇·蘇州合景萬(wàn)怡酒店正式舉辦。
會(huì)上,英嘉動(dòng)力科技無(wú)錫有限公司(下稱:英嘉動(dòng)力)總經(jīng)理 張建明 帶來(lái)題為《氫動(dòng)力噴射技術(shù)與產(chǎn)品現(xiàn)狀及突破》的精彩演講。
張建明表示,應(yīng)對(duì)惡劣的氣候環(huán)境,在我國(guó)雙碳目標(biāo)的指引下,把二氧化碳以水和氫替代是最有效的解決方案。從能源發(fā)展方式來(lái)看,將柴草、煤炭、石油、天然氣轉(zhuǎn)化到風(fēng)電、氫能,將實(shí)物轉(zhuǎn)化成氣體,是最有效的發(fā)展。
同時(shí),氫儲(chǔ)量豐富,約為1.56億噸,排序第九,是取之不盡、用之不竭的一種產(chǎn)品。氫在汽車行業(yè)中的應(yīng)用主要分為燃燒氫氣的內(nèi)燃機(jī)和燃料電池兩類。
其中,氫內(nèi)燃機(jī)具有多點(diǎn)噴射點(diǎn)燃(PFI-SI),高壓直噴(HPGDI)和低壓直噴點(diǎn)燃(ECDI-SI)三種不同噴射方案,不同噴射方案產(chǎn)生不同的熱效率。尤其是HPGDI能達(dá)到51.5%的熱效率。
目前,氫內(nèi)燃機(jī)存在氫氣環(huán)境下的干摩擦損壞、氫氣泄漏、氫腐蝕等難點(diǎn)。因?yàn)閲娮焓歉咚兕l繁的運(yùn)動(dòng)形式,在現(xiàn)實(shí)中噴嘴極易產(chǎn)生了氫鼓包、氫吃碳、侵蝕等現(xiàn)象。無(wú)論鋼鐵還是相接件,對(duì)侵蝕都設(shè)定了氫滲透深度、氫濃度等指標(biāo)。通過(guò)緊密地快速迭代,在氫燃料電池上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了8.5億次噴射次數(shù)的壽命。
張建明認(rèn)為,噴嘴是很重要的產(chǎn)品,把產(chǎn)品放到氫氣環(huán)境中高壓環(huán)境中進(jìn)行泄露、存儲(chǔ)兩分鐘到三分鐘,測(cè)量后面環(huán)境中氫的PPM的效率和形式,這樣能夠更好地驗(yàn)證產(chǎn)品要求。并且,6-30bar左右的壓力范圍,能更好滿足低壓噴射,流量也能達(dá)到5g/s。在客戶要求下,目前英嘉動(dòng)力能達(dá)到6.2-6.3g/s,以滿足氫內(nèi)燃機(jī)以及其他產(chǎn)品要求。
針對(duì)鋼摩擦氫腐蝕問(wèn)題,英嘉動(dòng)力通過(guò)采取半接觸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新形勢(shì),降低對(duì)零件的磨損率。并且把低壓噴射系統(tǒng)前面接一個(gè)減壓閥,后面用壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力,在低壓的噴射時(shí),能夠保證特別是低功率段有更小的氫氣噴射更準(zhǔn)確的控制。
張建明解釋,氫氣高壓異構(gòu)噴射系統(tǒng)應(yīng)用于天然氣和輕腐蝕的環(huán)境,如果通過(guò)液氫去使用,能將壓力提升至380、480或者580。從整體來(lái)看,先將壓力建好,再通過(guò)壓力泵把氣化掉,使高壓的壓縮氫氣能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)要求,就能更好實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)的延伸和噴射。
燃料電池氫循環(huán)系統(tǒng)類型包括無(wú)泵系統(tǒng)、氫循環(huán)泵系統(tǒng)、雙并聯(lián)系統(tǒng)、單引射器系統(tǒng)、引射器與氫循環(huán)泵并聯(lián)系統(tǒng)、脈沖噴射引射器加旁通噴射系統(tǒng)、復(fù)合引射系統(tǒng)等。英嘉動(dòng)力希望氫噴射壓力進(jìn)一步降低,因此研發(fā)生成新的噴射形式——?dú)湟淦?/strong>。
張建明認(rèn)為,引射方案具備良好的發(fā)展前途,各方牽頭做了兩種產(chǎn)品設(shè)計(jì):一種是脈沖噴射引射+旁通系統(tǒng),該系統(tǒng)沒(méi)有氫循環(huán)泵,成本低,現(xiàn)應(yīng)用在80-240KW系統(tǒng);第二種復(fù)合引射系統(tǒng),該系統(tǒng)沒(méi)有氫循環(huán)泵,成本低,可應(yīng)用到300KW以上系統(tǒng)。
對(duì)于噴嘴,可以用脈沖噴嘴、噴嘴來(lái)控制整個(gè)產(chǎn)品。通過(guò)占空比計(jì)算與實(shí)驗(yàn)對(duì)比,可以得出系統(tǒng)功率在110KW時(shí)理論耗氫流量為2.29g/s,實(shí)驗(yàn)總流量為2.324g/s,流量誤差為1.38%;在120KW時(shí)理論耗氫流量為2.52g/s,實(shí)驗(yàn)總流量為2.633g/s,流量誤差為4.43%,仿真結(jié)果與測(cè)的結(jié)果非常接近。
張建明表示, 英嘉動(dòng)力是一家致力于清潔能源和新能源的噴射系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的公司,主要產(chǎn)品包括燃料電池用氫氣循環(huán)系統(tǒng)、天然氣雙燃料直噴系統(tǒng)、氫內(nèi)燃機(jī)噴射系統(tǒng)、電磁閥零部件、低溫高壓零部件等,現(xiàn)有的產(chǎn)品都具備發(fā)明專利。
英嘉動(dòng)力具有成熟的產(chǎn)品生產(chǎn)線,年產(chǎn)量可達(dá)5000套,2023年擴(kuò)產(chǎn)至10000套/年。英嘉動(dòng)力高壓共軌氣體直噴系統(tǒng),使用精確噴射技術(shù),將300bar氣體與柴油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi),通過(guò)微量柴油引燃燃料氣體,實(shí)現(xiàn)清潔動(dòng)力燃燒。