傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫面前如臨大敵，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)亦然。氫氧燃料電池反應(yīng)生成的水，成為了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)行的最大殺手。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟——燃料電池電堆——與人的心臟相仿也被水充分浸潤(rùn)著，由于低溫凝結(jié)而成的成核冰晶會(huì)毫不留情的刺穿細(xì)胞膜，同樣也會(huì)破壞燃料電池的膜電極（MEA）結(jié)構(gòu)，造成不可逆的結(jié)構(gòu)損傷，但是又不能沒(méi)有水，水是氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池的載流子，近似人類的血液，沒(méi)有水的參與，電發(fā)不出來(lái)，動(dòng)力就無(wú)從談起。不能多也不能少，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)行對(duì)于水狀態(tài)的要求近乎苛刻，可以說(shuō)，低溫運(yùn)行是一門(mén)水熱管理的藝術(shù)。
這里定義一下低溫運(yùn)行性能，低溫運(yùn)行性能是指發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫環(huán)境中持續(xù)輸出電功的能力，運(yùn)行過(guò)程包括：冷/熱機(jī)啟動(dòng)、動(dòng)力輸出、停機(jī)。對(duì)于用戶來(lái)講，發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)行能力最直觀的感受應(yīng)該“啟動(dòng)快不快”、“動(dòng)力好不好”、“停機(jī)久不久”三方面。接下來(lái)我們一次來(lái)看看燃料電池在這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的表現(xiàn)如何。
1、啟 動(dòng)
低溫冷啟動(dòng)是低溫運(yùn)行性能最關(guān)鍵的指標(biāo)，沒(méi)有之一。啟動(dòng)不成，何談運(yùn)行。冷啟動(dòng)過(guò)程是指發(fā)動(dòng)機(jī)從冷態(tài)運(yùn)行至正常工作溫度的過(guò)程，低溫冷啟動(dòng)由于溫度低于0℃，具有一定的特殊性。如之前所屬，燃料電池本身要求有水才能啟動(dòng)且水本身不能結(jié)冰、啟動(dòng)過(guò)程生成的水又不能結(jié)冰，這兩個(gè)方面成為能否成功啟動(dòng)的技術(shù)關(guān)鍵。
先說(shuō)第一個(gè)——燃料電池本身要有水。嚴(yán)寒的附屬品是干燥，人的皮膚要保濕，燃料電池的質(zhì)子交換膜也要保濕且濕度還要?jiǎng)倓偤谩Ｒ驗(yàn)殡S著溫度的降低，質(zhì)子交換膜的飽和水含量會(huì)下降，結(jié)合態(tài)的水會(huì)不斷析出，游離水會(huì)迅速結(jié)晶并對(duì)附在外面的催化層造成損害。必須完美的控制啟動(dòng)前水，才能讓啟動(dòng)過(guò)程的質(zhì)子有水可依。捷氫科技推出的新一代燃料電池系統(tǒng)通過(guò)質(zhì)子交換膜中水含量狀態(tài)的在線智能檢測(cè)與控制完美地解決了這個(gè)問(wèn)題。系統(tǒng)通過(guò)水含量的實(shí)時(shí)檢測(cè)以及精確標(biāo)定的吹掃策略對(duì)電堆中的水進(jìn)行管理，使每次電堆啟動(dòng)前都能有最佳的水狀態(tài)，可謂“鎖水保濕、不油不膩”。
再講第二個(gè)“生成水不結(jié)冰”。眾所周知，氫氧反應(yīng)生成水。啟動(dòng)過(guò)程中氫氧反應(yīng)生成的水如果不及時(shí)排出，就有結(jié)冰的可能。這就需要為啟動(dòng)過(guò)程定制一款特殊的控制策略。捷氫科技推出的新一代燃料電池系統(tǒng)巧妙利用燃料電池反應(yīng)熱，并匹配有效的動(dòng)態(tài)操作條件，使產(chǎn)生的水既不結(jié)冰，又能快速排出電堆，真正施展一套水熱管理的藝術(shù)。
2、動(dòng) 力 輸 出
“是騾子是馬，拉出來(lái)遛一遛”，啟動(dòng)成功了就要看動(dòng)力性怎么樣了。動(dòng)力性指發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出特性，包括額定/峰值功率及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速率兩個(gè)指標(biāo)。
像人一樣，猛地起床之后要“緩一緩”，低溫冷啟動(dòng)過(guò)程對(duì)于燃料電池來(lái)講是一個(gè)特殊過(guò)程，猛然間進(jìn)入正常模式也需要緩一緩。一方面讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域冷熱均勻，另一方面要讓電池內(nèi)部的水狀態(tài)恢復(fù)正常。認(rèn)真聽(tīng)講的同學(xué)應(yīng)該立刻反應(yīng)過(guò)來(lái)，冷啟動(dòng)過(guò)程為了防止結(jié)冰，將大量的水排除了電堆。但啟動(dòng)完成后電堆如果要進(jìn)行大功率（電流）輸出，就需要更多的水作為載流子，所以此時(shí)需要讓電堆快速濕潤(rùn)起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)快速、高功率的拉載，充分體現(xiàn)動(dòng)力性。
捷氫科技的新一代燃料電池系統(tǒng)PROME P390通過(guò)快速熱機(jī)策略，能夠讓電堆快速進(jìn)入正常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高速加減功率和峰值功率輸出，充分展現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)良的動(dòng)力性能，讓用戶不只聽(tīng)到“油門(mén)的轟鳴”，也感受到“速度的悅動(dòng)”。
3、停 機(jī)
“兵馬未動(dòng)，糧草先行”，對(duì)用戶來(lái)講，停機(jī)只是“熄個(gè)火”，但是對(duì)于燃料電池發(fā)動(dòng)來(lái)講，停機(jī)是為下一次成功啟動(dòng)的準(zhǔn)備。停機(jī)預(yù)示著燃料電池又將回到低溫冷態(tài)，其內(nèi)部的水熱狀態(tài)又將發(fā)生巨變，回到啟動(dòng)前的樣子。如何快速、高效地除去電堆中殘留的水，成為這個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)難點(diǎn)。
捷氫科技的新一代燃料電池系統(tǒng)通過(guò)高效的檢測(cè)手段，采用智能關(guān)機(jī)處理控制策略，能夠結(jié)合溫度狀態(tài)快速應(yīng)變，將電堆中的氣、液兩態(tài)水都快速吹掃出電堆，實(shí)現(xiàn)快速、有效的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)高效停機(jī)過(guò)程。讓燃料電池在寒冷之下“安心入睡、不會(huì)著涼”。
除此之外，燃料電池電池發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)行技術(shù)還有很多細(xì)節(jié)方面的關(guān)鍵點(diǎn)，例如低溫密封性、低溫材料強(qiáng)度、冷熱交變等，此次就不再細(xì)談。在以上技術(shù)的加持下，捷氫科技的燃料電池系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最低-30℃ 、30s內(nèi)快速冷機(jī)啟動(dòng)，高速升、降載，92kW的強(qiáng)勁峰值動(dòng)力輸出。
