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對(duì)于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)心臟來(lái)說(shuō)，作為“血液”的氫氣是否能高效循環(huán)反應(yīng)，是動(dòng)力能否順暢輸出的關(guān)鍵，而氫循環(huán)模塊就像是一個(gè)“起搏器”，是氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
現(xiàn)階段氫循環(huán)產(chǎn)品主要有氫氣循環(huán)泵、氫氣引射器等產(chǎn)品，系統(tǒng)廠家根據(jù)各自產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求，有單純采用氫循環(huán)泵的，也有部分廠家采用氫氣引射器，還有部分系統(tǒng)供應(yīng)商并未采用氫氣循環(huán)系統(tǒng)。
2020年國(guó)內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)有引射器和氫循環(huán)泵兩種產(chǎn)品，其中氫循環(huán)泵是主流，引射器使用量有所增長(zhǎng)。近期，高工產(chǎn)研氫電產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）正式發(fā)布的《2021年中國(guó)氫電產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書（1.0版）》顯示，引射器的使用量約占?xì)溲h(huán)系統(tǒng)出貨量的11%左右。
從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2020年國(guó)內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為0.41億元，同比2019年下降了63%，下降原因主要是出貨量減少和氫循環(huán)泵價(jià)格的下降。
2019年國(guó)內(nèi)氫循環(huán)泵主要由德國(guó)普旭供應(yīng)，價(jià)格為3萬(wàn)元/臺(tái)。2020年，隨著國(guó)內(nèi)氫循環(huán)部件供應(yīng)商?hào)|德實(shí)業(yè)、蘇州瑞驅(qū)、浙江宏昇的市場(chǎng)放量增加，氫循環(huán)部件的國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)占有率大增的同時(shí)，也推動(dòng)價(jià)格的大幅下滑，2020年氫循環(huán)泵的價(jià)格已經(jīng)降到1-2萬(wàn)元/臺(tái)之間。
從布局氫循環(huán)的企業(yè)來(lái)看，在過(guò)去的一年里，國(guó)內(nèi)氫循環(huán)企業(yè)迅速上量，已經(jīng)通過(guò)產(chǎn)品的性價(jià)比和服務(wù)的快捷及時(shí)取代了國(guó)外產(chǎn)品的主導(dǎo)地位，隨著氫循環(huán)部件國(guó)產(chǎn)化替代的加速，2020年，此前一直在國(guó)內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位的德國(guó)普旭基本退出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
從2020年開始，一批優(yōu)秀的氫循環(huán)部件企業(yè)在推動(dòng)氫燃料電池關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中起到重要作用。
按照技術(shù)路線的不同，國(guó)內(nèi)企業(yè)涉足氫氣循環(huán)泵的還有東德實(shí)業(yè)、瑞驅(qū)電動(dòng)、雪人股份、漢鐘精機(jī)、南方德?tīng)?、?jì)南思明特、浙江恒友、伯肯子公司北京蘭天達(dá)等；而涉足引射器的公司則主要有鸞鳥電氣、浙江宏昇、未勢(shì)能源等企業(yè)。
資料顯示，成立于2017年的東德實(shí)業(yè)，是國(guó)內(nèi)最早專注于氫燃料電池關(guān)鍵零部件空氣壓縮機(jī)和氫氣循環(huán)泵產(chǎn)品的企業(yè)之一。2019年，東德實(shí)業(yè)的氫氣循環(huán)泵產(chǎn)品就開始對(duì)外銷售，目前已經(jīng)服務(wù)了30多家國(guó)內(nèi)外客戶，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率較高。
而過(guò)去的一年里，引射器作為氫循環(huán)模塊的重要路線取得了較大的突破，特別是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中得到市場(chǎng)的認(rèn)可，鸞鳥電氣、浙江宏昇和未勢(shì)能源等企業(yè)的產(chǎn)品開始投向市場(chǎng)。
鸞鳥電氣的引射器額定功率引射范圍在10%-100%，已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)多家燃料電池系統(tǒng)廠商的青睞，后續(xù)將進(jìn)入這些系統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行匹配驗(yàn)證，目前公司已經(jīng)具備2000臺(tái)/年的制造能力。
“浙江宏昇開發(fā)的引射器適用于30-110kW的燃料電池系統(tǒng)，可與共軌噴氫閥串聯(lián)，達(dá)到2.0額定引射當(dāng)量比。”浙江宏昇總經(jīng)理白金歌表示，公司已經(jīng)開發(fā)出不同系列的引射器產(chǎn)品，滿足不同客戶的需求，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)系統(tǒng)廠商供貨。
與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)公司也在自主研發(fā)生產(chǎn)氫氣引射器，多家企業(yè)已經(jīng)取得了重要進(jìn)展，未勢(shì)能源就是其中的突出代表。
2020年11月，未勢(shì)能源展示了精準(zhǔn)匹配正向開發(fā)的“比例電磁閥+單引射器”的氫循環(huán)模塊，可有效彌補(bǔ)引射器的上述缺點(diǎn)，提升引射器性能效率，改善燃料電池內(nèi)部濕度分布，成功解決“卡脖子”難題，實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域新產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)突破。
從技術(shù)路線來(lái)看，2020年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)部分引射器和氫噴聯(lián)合的技術(shù)路線，同時(shí)在氫能重卡領(lǐng)域，則出現(xiàn)引射器聯(lián)合氫泵的技術(shù)路線。不同技術(shù)路線的選擇主要取決于氫燃料電池的應(yīng)用場(chǎng)景，而當(dāng)下處于主導(dǎo)地位的氫循環(huán)泵路線正面臨引射器的挑戰(zhàn)。
從工作原理來(lái)看，燃料電池系統(tǒng)中的氫氣引射器主要依靠其特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)吸入電堆內(nèi)未反應(yīng)完的氫氣，將其與新供給的氫氣匯合一起，形成較大的氫氣流量，重新供給電堆。
相比于氫氣循環(huán)泵，引射器無(wú)移動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，而且無(wú)寄生功率，是實(shí)現(xiàn)燃料電池氫氣循環(huán)利用的理想裝置。
“引射器最大優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省能耗，并且引射器的體積能做到氫氣循環(huán)泵的三分之一，但實(shí)際成本還不到氫氣循環(huán)泵一半?！丙[鳥電氣總經(jīng)理陸路明表示，無(wú)論是從體積空間占比還是成本來(lái)看，引射器都具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)，任何一種技術(shù)的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，就引射器而言，也存在需要解決的問(wèn)題。
引射器在低功率負(fù)載下引射效果不佳。為彌補(bǔ)這一缺陷，從而能夠覆蓋PEMFC系統(tǒng)的全部工作區(qū)間，國(guó)內(nèi)外都在探索采用增加引射器移動(dòng)部件或采用引射器與循環(huán)泵并聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目標(biāo)。
高工氫電還了解到，當(dāng)下除了專業(yè)的氫循環(huán)模塊供應(yīng)商，國(guó)內(nèi)包括清能股份、武漢泰歌在內(nèi)的等多家燃料電池系統(tǒng)廠商也在布局氫循環(huán)模塊領(lǐng)域，并且押注引射器市場(chǎng)。清能股份的引射器就已經(jīng)應(yīng)用在自家多款燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)上，并實(shí)現(xiàn)裝車運(yùn)營(yíng)。業(yè)界很看好引射器未來(lái)作為氫循環(huán)部件的發(fā)展前景，2021年市場(chǎng)份額有望進(jìn)一步提升。
