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氢能电池“保护神”

2023-08-08 11:59:34    来源:搜狐汽车

7月17日,汉翱科技工作人员(左)向克拉玛依日报全媒体记者介绍氢燃料电池重卡。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

7月17日,汉翱科技设备车间里,该公司总经理李敏强(右)正在介绍10kw燃料电池发动机实训平台。克拉玛依日报特派全媒体记者 非尔代维斯·热夏提 摄

汉翱科技氢能实训室建设效果图。(图片由上海汉翱新能源科技有限公司提供)

提起电池,大家一定不陌生,我们生活中处处可见它的身影。那什么是氢燃料电池呢?

氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置。氢燃料电池车的驱动力来自于车上的氢燃料电池发动机,因此,氢燃料电池车可以理解为一辆自带氢燃料发电机的电动车。

氢燃料电池作为氢能汽车最为核心和关键的部件,不仅决定车辆的性能和续航,还关系其寿命和安全性。所以,在正式投入使用前,生产厂家要对氢燃料电池进行各种测试。

当前,随着氢能的高度普及和我国氢能产业的发展,氢燃料电池的应用更加广泛,它的测试也变得十分重要。而与普通电池测试不同,氢燃料电池测试十分复杂,需要对电池系统、关键部件和电堆进行各种实验验证,了解氢燃料电池的工作状态、性能参数和可靠性指标,以便找到问题、解决问题、提高效率和性能,从而更好地推广和应用。

因此,氢燃料电池测试设备对于氢燃料电池技术的推广和发展具有重要的意义。

氢电测试领域的“佼佼者”

随着我国氢燃料电池行业的深入发展和燃料电池技术的更新迭代,市场对测试设备的需求显著提升,无论是第三方检测机构还是企业都在加快引进测试设备,国产检测设备企业已迅速抢占市场。

而在氢燃料电池测试领域,上海汉翱新能源科技有限公司(简称“汉翱科技”)无疑是其中的佼佼者。

汉翱科技成立于2016年,自成立之初就一直致力于清洁高效的氢燃料电池产业化及其测试设备。

“我们发现,在氢燃料电池测试装备行业内,国外的设备价格高、供货周期长、售后慢;国产的设备难以满足产品测试的需求,控制精度差与动态响应差,缺乏工况模拟和智能化功能,氢燃料电池表征及综合评价技术匮乏。因此,国内氢燃料电池测试设备市场是一个很好的发展方向。”汉翱科技总经理李敏强介绍。

意识到了市场前景,汉翱科技快速确立了研发和发展方向,积极开展了各项深入研发及应用积累工作。作为国内氢燃料电池领域最早开展氢燃料电池整车及系统技术研发、示范运营的企业,汉翱科技拥有多位在新能源汽车、燃料电池领域取得卓越成就的领军专家,部分成员还曾在著名高校、国内外大型企业领导多个新能源整车及核心零部件开发工作。

除此以外,该公司项目的核心技术团队还拥有十多年燃料电池的设计开发、控制和试验经验,对燃料电池系统控制理论和方法有着非常成熟的掌握,他们以研究燃料电池系统测试设备作为突破口,顺利切入氢能和氢燃料电池产业中,在氢燃料电池系统及整车等多个方向进行了知识产权布局,很快拥有氢燃料电池动力系统、新能源动力系统、控制器及控制方法等40多项发明和实用新型专利以及软件著作权。

2019年,汉翱科技被认定为上海市高新技术企业,成为上海市智能网联新能源汽车创新孵化中心、“环同济”氢能产业园、长三角氢能基础设施产业联盟的成员单位。2021年11月,汉翱科技的“燃料电池发电机性能测试设备”项目被认定为上海市高新技术成果转化项目。

在氢燃料电池测试设备领域站稳了脚跟,李敏强和团队成员又将目光瞄向了氢能产业人才培养方向。

在一系列国家技术支撑、政策补贴及前景利好的驱动下,我国氢能及氢燃料电池产业链逐步完善,并驶入“快车道”。氢能及氢燃料电池产业带动岗位应用型高素质技能技术人才需求的同时,也出现了产业研究型人才紧缺、人才培养渠道匮乏等问题,氢燃料电池产业化持续发展面临挑战。

同时,氢燃料电池的教育培训存在着几点问题——首先,入门难度高;其次,专业资源少;最后,实验基础比较薄弱,实训项目缺失,学校缺少实训手段和实训的资源,如何使技术人员和学生更加贴近技术的实际应用是当前的关键难题。

于是,汉翱科技针对具体技术特点,开发了面向人才培养的实操平台和系统,包括氢气管理实训台、氢燃料电池整车原理软件教学系统、氢燃料电池基础原理实训台、氢燃料电池汽车动力系统实训平台、氢能全产业链教学设备、氢燃料电池发动机拆装平台、氢燃料电池整车原理演示系统以及氢燃料电池整车实训平台。

“以‘氢燃料电池汽车动力系统实训平台’为例,学生可以直观地了解氢燃料电池发动机的工作原理,通过动手操作测试,可以增强学生对氢燃料电池及氢燃料电池动力控制系统的认知能力。”李敏强解释说。

目前,汉翱科技形成了以“产学研”相结合为主导的核心产品规划,各方发挥自身优势,形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统,完成在技术创新的环节中与上、中、下游的对接与耦合,在与市场众多检测机构的竞争中脱颖而出。

科教实训平台的“尖子生”

走进汉翱科技设备车间里,技术人员正在实验室里的氢燃料电池电堆测试设备旁进行测试工作。氢燃料电池电堆测试设备外观看起来像一个灰色的大箱子,里面藏着各种精密的设备,设备通过电线连接到技术人员面前的电脑上。电脑屏幕上实时显示着电压、电流、功率、温度、压力等数据。

“通过这些数据,我们可以实时查看电堆的运行工况,是否达到最初设定的指标,以保证电堆能够正常运行。”汉翱科技技术副总监丁亚儒说,电堆被称为氢燃料电池发动机系统的“心脏”,是氢燃料电池发动机的动力来源。电堆的构成非常复杂,任何一个模块出现问题都会导致整个系统瘫痪,因此,电堆的测试工作尤为重要。

氢燃料电池电堆测试设备可以独立设置氢气和空气的压力、流量、湿度等参数,支持恒流、恒压和恒功率测试,还可实现温度控制测试,具备报警、保护功能等。

“因为测试本身就是电堆的使用过程,需要从测试中找到自动化的环境和功率响应策略。因此,检测设备的控制能力要超过电堆的常规使用条件,也就是说,开发一台测试设备与设计一套复杂、完整且可靠的氢燃料电池控制系统类似。”丁亚儒说。

电堆测试仅是氢燃料电池测试中的一个部分。氢燃料电池由很多子系统组成,所以需要针对不同的部分生产测试装备,如氢燃料电池发动机空气子系统测试台、氢燃料电池发动机氢气子系统测试台、氢燃料电池发动机热管理子系统测试台等。

“在氢燃料电池车市场需求越来越旺盛的环境下,客户的需求也逐渐多样化,我们企业通过按需定制软硬件系统并实时输出有效数据,在线形成有针对性的测评和分析结论,为测试对象的优化提供建议与决策支持,实现氢燃料电池系统研发测试过程的自主化和定制化。”丁亚儒说。

在氢燃料电池电堆测试设备旁边,还放着一台10千瓦的氢燃料电池发动机实训平台。丁亚儒介绍,这台氢燃料电池发动机实训平台等于是将实际使用的氢燃料电池发动机进行了“缩放”。

实训平台与车用级发动机配置相同,完整展示了氢燃料电池发动机的组成部分,满足集成原理教学;功率等级低,学校实验耗氢成本低,支持关键点位传感器信号测量,满足实训教学;支持二次开发,开放底层及应用层软件以及控制器选配;还可以动态模拟发动机的启动、低速行驶、一般行驶、全速行驶、减速行驶和停车6种工况下的能量流动方向以及发动机的运行状态,可动态展示氢燃料电池系统特点和优势。

“作为国内众多测试设备供应商一员,想持续在市场占据一席之地,必须把产品做好、做到一流。我们的目标是立足上海,逐步辐射全国,将汉翱科技这个氢燃料电池测试设备品牌做成大家都认可的品牌,得到更多客户的认可。”李敏强说。

氢能产业人才培养的“领头羊”

今年,汉翱科技将产业发展的触角延伸到了祖国西部。

5月25日,汉翱科技与克拉玛依市签订了合作协议,汉翱科技将投资一千万元用于氢能装备自动化测试及实训平台项目建设。

在氢能装备自动化测试方面,李敏强介绍,随着“氢储能调峰电站一体化项目”的落地,我们可为相关企业提供定制化、智能化和一体化的氢燃料电池相关测试装备,搭建起连接氢燃料电池研发与产业化应用的桥梁。

对于实训平台建设项目的落地,李敏强也有清晰的规划。他说:“一座城市最重要的是产业,而产业最重要的是人才,特别是优秀的高端人才。”克拉玛依有独特的地域优势和资源禀赋优势,有中国石油大学(北京)克拉玛依校区和克拉玛依职业技术学院等高等院校,具备推动“产学研”协同发展的条件。汉翱科技可以与克拉玛依各高校建立合作,推广氢能实训平台使用,为克拉玛依培养高水平的氢能应用型人才,逐步建成辐射中北亚的人才高地和创新中心,成为西部地区氢能产业人才培养的“领头羊”。

近年来,随着克拉玛依市“一主多元”现代化产业体系的加快推进、企业聚集带来的企业高质量发展和总体用工需求大幅增加,也将在未来三至五年对克拉玛依高校学科专业的优化调整和办学规模带来显著影响,对促进毕业生本地就业、稳定就业具有重大意义。

李敏强说,汉翱科技将立足于实训平台搭建,与克拉玛依各大高校积极开展政校企合作,紧跟市场和经济发展需求,为城市发展和企业发展培养“用得上、留得住”的技术技能型人才。

“相信在克拉玛依市政府、企业以及院校的共同努力下,我们积极探索,一定能走出一条具有克拉玛依特色的企校合作培养人才之路。为克拉玛依氢能产业的普及应用插上腾飞的翅膀。”对于以后的合作发展,李敏强踌躇满志。

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