探索氢气循环泵

  氢气循环泵是氢燃料电池发动机的关键零部件，发挥着提高燃料利用率、确保氢安全(氢气溢出在外界环境中引起不安全因素)等重要作用。

  （来源：微信公众号“高工氢燃料电池” ID：weixin-gg-fcev 作者：马晓康）

  对于氢气循环泵而言，要做到密封设计好（氢气容易泄露）、耐水性强（经过电堆反应后剩余的氢气带有少量水蒸气）、流量大（适应大功率电堆）、压力输出稳定（低压转为高压）、无油（保证氢气纯度）等，技术难度相较于传统气体循环泵要高很多。

  从市场应用来看，普旭（Busch）品牌可谓无人不知无人不晓，这家企业占据国内约90%的市场占有率。普旭是一家德国公司，产品在瑞士生产，在国内上海拥有全资子公司。普旭氢气循环泵采用爪式，与丰田旗下子公司丰田自动织机、日本公司Ougra等技术路线类似。

  “日本厂家氢气循环泵产品有卖到国内。但日本厂家在挑客户，并不是完全铺开，因为自身产能有限。他们的目的是先培育市场，让国内企业习惯技术路线。”一名业内人士透露。

  目前国内也有个别企业在小批量供货氢气循环泵，几台、几十台的供货，没有品牌，还不能称之为严格意义上的产品。技术路线方面，有企业跟随普旭爪式路线的，也有企业依托自身优势开发涡旋式的，还有企业研发类似罗茨式。如果加上研发样机的及送样测试的，意图分享氢气循环泵市场蛋糕的约7、8家。

  思科涡旋科技(杭州)有限公司主要是做高性能涡旋压缩机与真空泵的研发、生产和销售，该公司是开发涡旋式氢气循环泵的典型企业。今年4月15日，公司收到东风（武汉）工程咨询有限公司组织的东风汽车集团股份有限公司技术中心《FCEV-回氢泵采购3》项目的《中选通知书》。除东风以外，公司产品也有供应给国内其他系统集成商。

  北京艾尔航空科技有限公司供应电子水泵、节温器、低温启动阀门等燃料电池系统零部件，同时公司开发出爪式氢气循环泵，实现小批量供货。

  国内企业涉足氢气循环泵的还有雪人股份、汉钟精机、南方德尔、济南思明特、浙江恒友、伯肯子公司北京兰天达等。

  整体而言，燃料电池行业处于发展初级阶段，氢气循环泵随之呈现出“爪式应用为主，多种技术路线并存”的局面，每一种技术路线都有优缺点。相较于普旭而言，国内企业在高品质大批量稳定供货方面，差距显著。普旭在装备工艺及产品一致性上优势明显。

  一名燃料电池企业高层向高工氢电透露：“国内企业送样测试氢气循环泵的到是有，但还不成熟，我们不敢直接上产品。”

  一个必须正式的现实是，国内电堆正朝大功率方向发展，但目前适配60kW及以上电堆的大流量氢气循环泵都不成熟。为了获得体积小、功耗低、效率更加高的产品，氢气循环泵企业、系统集成商乃至大型车企都在研发更优的氢气循环泵产品或寻找替代方案。

  据一家企业负责人透露，不同于爪式、涡旋、罗茨等容积泵，公司在开发一款类似博世（该公司与欧洲电堆公司合作开发系统）的离心式氢气循环泵，这款泵体积小、功耗低、效率更加高，可直接装在电堆端板上，主动控制流量。国内也有其他公司在做前期研发，不对外宣传。

  另一名企业高层则认为，未来引射器是发展趋势。引射器利用高速喷射工作流体造成的压差将喷出的气体不断吸入并再喷出，相比氢气循环泵，这种装置无移动部件、结构相对比较简单、运行可靠，而且无寄生功率，是实现燃料电池氢气循环利用的理想装置。

  但引射器在低功率负载下存在引射效果不佳的问题。为弥补引射器的缺陷，从而能够覆盖PEMFC系统的全部工作区间，国内外都在探索采用增加引射器移动部件或采用引射器与循环泵并联的方法实现上述设计目标。例如，Brunner等人设计了一种可变喷嘴喉部直径的引射器，应用于巴拉德电堆系统，获得了较好的循环效果；嘉兴德燃动力系统公司研发出电控喷氢与引射回氢相结合，实现大工况范围内的氢循环效果。

  值得注意的是，虽然氢气循环泵在技术上有很大的提升空间，技术发展趋势也相对明确，但由于政策多变、市场不稳定，国内企业在研发上动力不足。

  一家企业高层表示：“国内政策不稳定，导致行业技术革新呈现非理性状态，比如45kW是花费了大量人力物力才实现的成熟产品，突然要拔高到60-70kW，导致技术不成熟、成本也不划算。与之相适应的，我们没办法用科技逻辑、市场逻辑来计算产品周期，投资回报周期缩短，所以不敢投入研发下一代。”

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