隨著燃料電池汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，作為其核心部件之一的空壓機也逐漸成為研究熱點。

空壓機是車用燃料電池陰極供氣系統(tǒng)的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統(tǒng)的尺寸。其性能直接影響燃料電池系統(tǒng)的效率、緊湊性和水平衡特性。

從20世紀50年代開始，中國就一直在進行燃料電池相關技術的研究，然而，然而大多數(shù)核心技術被國外掌握并壟斷。關鍵零部件技術空心化使中國燃料電池產(chǎn)業(yè)處于被動局面。

空壓機就是其中的一個技術難題。為了改變技術受制于人的局面，中國在政策方面給予大力支持，加速空壓機技術國產(chǎn)化，國外企業(yè)卻在此時趁機分食中國市場。

保證燃料電池高效可靠運行

燃料電池汽車由燃料電池系統(tǒng)、儲氫瓶、驅動電機、整車控制系統(tǒng)、輔助電池系統(tǒng)構成。其中燃料電池系統(tǒng)占整車成本約63%，包括燃料電池堆(催化劑、雙極板、質子交換膜)，空氣循環(huán)系統(tǒng)、供氫和水/熱管理系統(tǒng)。

空壓機正是在空氣循環(huán)系統(tǒng)中扮演著重要角色。

空壓機參與空氣循環(huán)系統(tǒng)工作過程：空氣通過壓縮機增壓之后，經(jīng)過加濕處理送入到燃料電池反應堆，在那里和來自于氫源的氫氣發(fā)生電化學反應，輸出電能用于動力輸出。輸入氣體在消耗了部分氧氣之后，排出反應堆，通過分水，去霧之后，由膨脹器從壓力氣體中回收部分壓力能，將其轉化為機械能反饋到空壓機，從而節(jié)省供氣單元所需要的電能。

由于燃料電池質子交換膜具有良好的工作特性，就要求供氣系統(tǒng)供給燃料電池堆的壓縮空氣絕對干凈，這對空壓機技術要求十分高。

現(xiàn)在市場常用的空壓機類型有滑片式、螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式空壓機等。其中渦旋和雙螺桿空壓機是主流技術路線。

日本豐田(TOYOTA)、美國UTC等公司的燃料電池系統(tǒng)采用了渦旋機械作為其供氣系統(tǒng)的核心部件。

美國通用、PlugPower、德國Xcellsis、加拿大Ballard等公司的燃料電池中都采用了螺桿空壓機/膨脹機供氣系統(tǒng)。德國大眾公司在Bora燃料電池發(fā)動機汽車上采用的噴水螺桿壓縮機，是2002年國際燃料電池技術的重大進展之一。

但國內缺少效率高而且能夠為燃料電池提供清潔無油氣體的空壓機。

政策推動國產(chǎn)空壓機技術進步

《中國制造2025》、《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃》和《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品目錄2016》重點支持燃料電池汽車關鍵零部件的研發(fā)。

而作為燃料電池系統(tǒng)核心零部件，空壓機一直是國產(chǎn)化的重點，國內有賽特勒斯軸承科技公司、伯肯節(jié)能公司、德燃動力等多家公司加入空壓機技術研發(fā)陣容。

賽特勒斯軸承科技(北京)有限公司，針對電堆中質子交換膜對油污敏感，傳統(tǒng)空壓機中的油潤滑或油冷卻方法不再適合此工況的問題，創(chuàng)新采用以汽車冷卻液(乙二醇)做介質的水潤滑軸承電動離心式空壓機技術方案，試圖開發(fā)燃料電池汽車專用的高效、無油空壓機。

今年7月，伯肯節(jié)能公司公開展示其研發(fā)的燃料電池空壓機產(chǎn)品。該產(chǎn)品特點是單級離心式壓縮機，可調速高速直流永磁無刷電機，箔片式空氣軸承，結構緊湊，高效無油，CAN總線控制，最高轉速10萬rpm，泵頭壓比2以上，空壓機泵頭效率達到75%，為整個燃料電池系統(tǒng)內氫氣充分燃燒，提供高純度氧氣。

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8月3日，嘉興德燃動力系統(tǒng)公司(簡稱：德燃動力)在嘉興總部發(fā)布了公司自主研發(fā)的兩款燃料電池專用空壓機。本次發(fā)布的兩款型號為FAC-40-D，F(xiàn)AC-50-D的空壓機是為車用15kW-50kW燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)量身打造，具有以下技術特點：

無油潤滑：驅動系統(tǒng)采用先進的無油潤滑技術，完全避免了潤滑油泄露導致的電堆損壞的風險；

雙級增壓：采用國際主流雙葉輪蝸殼的兩級增壓方式，更符合中高壓電堆對高壓比的運行要求；

低噪聲低能耗：葉輪采用高速電機直驅，在有效降低傳動系統(tǒng)噪聲的同時，亦降低空壓機的能耗；

冷卻潤滑：采用強制液體冷卻方式與潤滑流道設計，有效地保證空壓機系統(tǒng)長時間運行的可靠性。

這款空壓機的推出或將打破國內缺少效率高而且能夠為燃料電池提供清潔無油氣體的空壓機的現(xiàn)狀。

國外企業(yè)搶占中國空壓機市場

目前，我國的空壓機技術國產(chǎn)化還有一段路要走，燃料電池產(chǎn)業(yè)龐大市場被外國企業(yè)虎視眈眈，其中美國UQM技術公司(簡稱:UQM)將開發(fā)中國市場成為其發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

在2017年7月，UQM收到來自中國一家整車廠的訂購，訂單產(chǎn)品為其旗下R340型車用燃料電池空氣壓縮機系統(tǒng)，訂單總價值220萬美元。

今年4月，中國客戶向UQM增加R340燃料電池壓縮機系統(tǒng)的后續(xù)采購訂單，該訂單價值130萬美元，預計在2018年春季出貨，于2018年秋季完成。

7月底，UQM宣布在中國上海建立支持燃料電池壓縮機系統(tǒng)和推進系統(tǒng)業(yè)務的客戶服務中心。

日前，UQM宣布，其收到了中國新客戶及現(xiàn)有客戶(包括其主要的中國原始設備制造商客戶)關于新型車用燃料電池空氣壓縮機系統(tǒng)的訂單，訂單價值約300萬美元。UQM指出，所有新采購訂單預計將于2018年整年至2019年交付。

中國空壓機市場被國外企業(yè)分食，對我國空壓機制造企業(yè)而言是壓力也是動力，只有潛心研究技術，加快空壓機技術國產(chǎn)化進程，才是制勝法寶。