【壓縮機(jī)網(wǎng)】隨著能源匱乏和環(huán)境破壞問(wèn)題的日益凸顯，燃料電池技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。燃料電池是一種將氫和氧的化學(xué)能通過(guò)電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物主要是水，實(shí)現(xiàn)真正的零污染。同時(shí)，由于不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到60%~80%。燃料電池具備高效率、無(wú)污染、使用性廣、低噪音等特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)最有可能替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的汽車動(dòng)力源。

　　在氫燃料電池行業(yè)的關(guān)注度上漲的同時(shí)，空壓機(jī)市場(chǎng)也逐漸火熱。燃料電池車用空氣壓縮機(jī)可以為燃料電池的陰極反應(yīng)提供高壓空氣，其性能好壞直接影響燃料電池系統(tǒng)的性能。空氣壓縮機(jī)是車用燃料電池陰極供氣系統(tǒng)的重要部件，通過(guò)對(duì)進(jìn)堆空氣進(jìn)行增壓，可以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。但空壓機(jī)的寄生功耗很大，約占燃料電池輔助功耗的80%，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。因此，各國(guó)的燃料電池項(xiàng)目對(duì)空壓機(jī)的研究都非常的重視。

　　燃料電池用空氣壓縮機(jī)：空氣循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件

　　典型的燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)由空氣過(guò)濾器、空壓機(jī)、電機(jī)、中冷器、增濕器和膨脹機(jī)等組成。其中，空壓機(jī)由電機(jī)和膨脹機(jī)共同驅(qū)動(dòng)。根據(jù)電堆的輸出功率，為燃料電池提供所需壓力和流量的干凈空氣。在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，空氣的壓力和流量對(duì)燃料電池系統(tǒng)的性能(能量密度、系統(tǒng)效率、水平衡和熱損失)，成本和電堆的尺寸等有很大的影響。高壓燃料電池系統(tǒng)不僅能提高電堆的效率和功率密度，同時(shí)還能夠改善系統(tǒng)的水平衡。

　　為實(shí)現(xiàn)較高的能量轉(zhuǎn)換效率，燃料電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)對(duì)空氣的溫度、濕度壓力和流量等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求。但目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)壓縮機(jī)無(wú)法滿足燃料電池對(duì)空氣的要求。因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能優(yōu)越并能很好地與燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行匹配的壓縮機(jī)，對(duì)于燃料電池的發(fā)展至關(guān)重要。

　　適用于燃料電池的空壓機(jī)需要滿足以下六項(xiàng)要求：

　　無(wú)油。潤(rùn)滑油會(huì)使電堆發(fā)生中毒，因此空壓機(jī)需要采用水潤(rùn)滑軸承或空氣軸承;

　　高效。空壓機(jī)的寄生功率巨大，其效率直接影響著燃料電池系統(tǒng)的性能;

　　小型化和低成本。燃料電池受其功率密度和成本的限制，小型化和低成本有助于燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化;

　　低噪聲。空壓機(jī)是燃料電池系統(tǒng)最大的噪聲源之一，空壓機(jī)的噪聲必須被控制;

　　喘振線在小流量區(qū)。可以實(shí)現(xiàn)燃料電池在小流量高壓比工況下高效地行;

　　良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。當(dāng)需求功率發(fā)生變化時(shí)，空氣流量和壓力需進(jìn)行無(wú)延遲地進(jìn)行調(diào)整，以跟蹤輸出功率的變化。

　　空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)發(fā)展：國(guó)內(nèi)持續(xù)升溫，離心式空壓機(jī)成為主流選擇

　　空氣壓縮機(jī)可以有效提高發(fā)電效率降低燃料成本。燃料電池系統(tǒng)用空壓機(jī)主要有離心式、羅茨式、螺桿式三種類型。根據(jù)《車用燃料電池專用空壓機(jī)的現(xiàn)狀分析》，螺桿式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是壓力/流量可以靈活調(diào)整、啟停方便、安裝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是噪聲大、體積大、質(zhì)量重和價(jià)格高，已在美國(guó)GM、Plug Power、加拿大Ballard 等公司的燃料電池系統(tǒng)中采用。渦輪式空壓機(jī)容積效率較高，壓力與氣量連續(xù)可調(diào)，但尺寸和重量較大，本田和現(xiàn)代等公司已定制開(kāi)發(fā)了空氣軸承的渦輪式空壓機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成30kW級(jí)實(shí)車驗(yàn)證，國(guó)際一流水平已經(jīng)完成100kW級(jí)實(shí)車驗(yàn)證。

　　我國(guó)的空氣壓縮機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。根據(jù)前瞻研究院2015年數(shù)據(jù)，空壓機(jī)市場(chǎng)規(guī)模均為8%以上的增速增長(zhǎng)，2010-2011年增長(zhǎng)率甚至超過(guò)了28%，市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張迅速。根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)2021年8月調(diào)研數(shù)據(jù)，2018-2020年氫燃料電池空壓機(jī)出貨量分別為1800臺(tái)、3790臺(tái)、4068臺(tái)，2021年上半年出貨量超2000臺(tái)。

　　從國(guó)內(nèi)空氣壓縮機(jī)行業(yè)銷售額來(lái)看，空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將突破600億元。根據(jù)公開(kāi)資料統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)空氣壓縮機(jī)行業(yè)收入規(guī)模為462.66億元，2020年市場(chǎng)銷售額達(dá)到583.36億元行業(yè)整體呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，平均增速為4%左右。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2021年空壓機(jī)市場(chǎng)規(guī)模可以達(dá)到605.54億元。

　　2022冬奧會(huì)帶動(dòng)氫能熱潮，隨著氫能市場(chǎng)持續(xù)升溫與政策支持，預(yù)計(jì)空氣壓縮機(jī)市場(chǎng)規(guī)模會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)離心式空壓機(jī)成為主流選擇。根據(jù)公開(kāi)資料數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)離心式空壓機(jī)份額由29%增長(zhǎng)到95%，市場(chǎng)占比增長(zhǎng)超3倍。在此趨勢(shì)下，空壓機(jī)市場(chǎng)主要以離心式空壓機(jī)為主，尤其是順應(yīng)氫燃料電池大功率發(fā)展趨勢(shì)的雙極增壓離心式空壓機(jī)。從技術(shù)層面分析，由于離心式空壓機(jī)在效率、噪音、體積、無(wú)油、功率密度等方面具有良好的綜合效果，故隨燃料電池系統(tǒng)功率的快速上升，離心式空壓機(jī)已逐漸成為市場(chǎng)上的主流選擇。在空氣壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件中，軸承、電機(jī)是瓶頸技術(shù)，低成本、耐摩擦的涂層材料也是開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。