燃料电池空气过滤技术
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-10-18 15:07:10
天津大学采用一系列技术方案,开发了满足国内燃料电池汽车使用要求的高效低成本燃料电池空气滤清器样机,以自主研发的燃料电池毒化机理测试和滤芯流动吸附测试平台为手段,完成滤芯材料筛选、改性和空滤器制作工艺开发,取得一系列自主知识产权成果,形成有特色的以空气污染特性和燃料电池属性为基础的燃料电池空气滤清器设计开发体系。针对滤清器在结构设计与材料选型中存在的关键问题,探索并形成了一系列可用于指导滤清器设计的方法。可支持建设中试规模的空滤器产品生产线。项目成功实施后,能够有效提高国产氢燃料电池组的工作效率与使用寿命,降低系统和部件成本,将对我国氢燃料电池行业技术进步与发展起到积极作用,有助于落实国家能源战略与节能减排要求。
目前国内还未形成燃料电池空气过滤器标准化产业生产,而国外的品牌价格昂贵(售价3000元以上),并且由于过滤空气成分和电池设计的差异性,以及缺乏基于空气属性、燃料电池属性和过滤材料改质方面的协同设计理念,在燃料电池汽车上的应用往往难以达到预期效果,严重降低燃料电池的使用寿命,难以满足寿命10000小时的耐久性要求。本项目采用一系列技术方案,开发满足国内燃料电池汽车使用要求的高效低成本燃料电池空气滤清器技术路线并开发出空滤器样机,形成形成有特色的以本地区空气污染情况为基础的燃料电池空气滤清器设计体系。结合当前我国燃料电池行业在空气滤清器设计和制造上的发展趋势,针对滤清器在结构设计与材料选型中存在的关键问题,探索并形成了一系列可用于指导滤清器设计的方法。
空气必须经过充分过滤才能满足燃料电池阴极进气的基本要求,而空气滤清器作为燃料电池汽车的“咽喉”,是保证燃料电池系统正常运作的一个重要部件。随着燃料电池技术向低铂催化剂方向发展,对进气的纯净度要求更高,加之我国空气污染程度较高,为保护燃料电池的敏感元件,对燃料电池空气滤清器提出更高的设计要求。目前国内还未形成燃料电池空气过滤器标准化产业生产,而国外的品牌价格昂贵(售价3000元以上),并且由于过滤空气成分和电池设计的差异性,在国内燃料电池汽车上的应用往往难以达到预期效果,严重降低燃料电池的使用寿命,难以满足寿命10000小时的耐久性要求。 中国汽车工程学会曾预测到2030年,我国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关,燃料电池汽车保有量达到200万辆,加氢站建设1000座。随着燃料电池技术的商业化推进,燃料电池相关配套零部件产业发展势头强劲,市场潜力巨大。但是,从行业市场份额来看,外资企业一直占据着重要的市场地位,并且对技术严密封锁,我国尚未形成具有一定生产力、一定技术优势的燃料电池零部件自主品牌,技术水平落后,主导力不够。因此,必须加快燃料电池关键零部件研发,实现技术创新,加大自主品牌的市场占有率。
天津大学先进内燃动力全国重点实验室近年来重点支持燃料电池的研究方向,先后引进2位外籍院士,累计投入经费近4000万,购置了几乎所有燃料电池基础研究相关的大型测试设备,为实验研究和模型验证提供了有力保障。团队近年来专注于燃料电池毒化机理的研究,对燃料电池杂质毒化机理和过滤方法具有深入的认识,这些研究基础是本项目关键技术攻关的保障。在相关方向发表论文10余篇、申请国家发明专利3项、参与起草团体或行业标准2项。通过前期研究已完成部分技术攻关,已完成滤芯材料改性、滤芯制作工艺开发和样机试制。
项目前期研发获得了国家重点研发计划项目、安徽省重大科技专项、安徽省重点研究与开发计划等项目支持,累计投入研发经费逾500万。项目成功实施后,能够有效提高氢燃料电池的工作效率与使用寿命,降低系统和部件成本,将对我国氢燃料电池行业技术进步与发展起到积极作用,有助于落实国家能源战略与节能减排要求,推动国家双碳战略目标的实现。
以技术转让和技术入股方式实现成果转化。