空气压缩机为燃料电池核心部件,成本仅次于电堆,是系统最大耗能部件,要求满足小型化、高速化和无油化的苛刻要求,开发难度大,国内产品尚有诸多技术难题亟待解决,目前主要以国外进口为主,成本居高不下。氢气引射器可以有效代替氢气循环泵,实现电堆系统附件能耗的降低。项目成果离心式空气压缩机,采用高速化、轻量化、高效性设计,实现氢燃料汽车供给系统的最佳配置。其质量体积可比同类产品降低10%,能耗缩减20%,气体无油免维护。成本比国外同类产品降低50%以上。引射器部件可实现低供氢压力、高引射比的设计目标,产品采用铝合金轻量化设计,配合表面陶瓷镀层工艺,实现高性能和耐腐蚀,可实现多引射器及除水排氮系统的高效集成。
压缩机技术性能指标:最高转速100000r/min,最高效率92%,额定流量≥120g/s;压缩比≥3,出口压力波动偏差≤2%;噪声≤70dB(A);振动最大均方根加速度≤1g,抗振等级符合ISO16750标准;怠速至额定转速响应时间≤3s;出口空气含油量≤0.03mg/Nm3;控制器输入功率≤16kW;寿命≥8000h,起停次数≥10万次;空压机系统(不含控制器)重量≤15kg;引射器技术性能指标:适配电堆60~150kW;新氢压力4~12bar;引射器压差5~45kPa;电堆阳极压差3~18 kPa。
技术创新点:
(1)多材质高精度复合轴系设计,实现10万转/分最高转速。
(2)分级负载的空气箔片设计,实现高耐久无油润滑。
(3)能量回收膨胀端设计,能耗缩减20%,电堆降本10%。
(4)引射器精密加工及表面涂层技术,实现高效耐腐蚀。
高速离心机完成第一代样机开发及验证,空气轴承实现国产化材料及工艺验证,完成高速永磁体主轴设计和加工,实现空气润滑低速起飞实验。完成高速电机定子设计加工,轴系转速达到10万转分。引射器完成电堆性能匹配实验。氢气供给模块(双引射器)完成样品试制。
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