氫能作為最清潔的能源，在北京冬奧會上被廣泛應用。除火炬全面使用氫能外，在冬奧會各賽區(qū)，氫燃料電池汽車也實現(xiàn)了大規(guī)模示范運行。不過，從燃油車到氫能車的跨越，可不是簡單地從“燒油”變?yōu)?ldquo;燒氫氣”，背后是氫燃料電池發(fā)動機核心技術、多重耦合安全技術、全氣候動力電池技術等一系列最新技術的探索和應用。

百公里減少碳排放94.8千克

“氫燃料電池其實是一套發(fā)電裝置，只要有氫氣作為能源，就可以持續(xù)運行。”作為北京冬奧會燃料電池發(fā)動機核心供應商，北京億華通科技股份有限公司常務副經(jīng)理于民表示，氫燃料電池汽車是實現(xiàn)能源轉型與綠色、低碳發(fā)展的重要技術手段，相比于傳統(tǒng)汽車，其能量轉化效率可達到65%以上，為內燃機的2至3倍，且發(fā)動機工作溫度更低，運行噪音、振動更小，車輛舒適性能更好。

服務于冬奧賽場的氫能公交車，一次加氫只需10至15分鐘，即可保障車輛行駛約300公里，團體車的單次加氫續(xù)航可達500公里，與電動汽車相比大大節(jié)約了燃料加注時間。

但氫氣化學性質活潑，儲存時容易逸散。為了保障車輛安全，裝載氫氣的氣瓶具備高強度、高耐久、高可靠性，并將與氫燃料相關的零部件放置在開放環(huán)境，讓氫氣難以高濃度聚集。車內也設置了氫系統(tǒng)泄漏監(jiān)測及預警系統(tǒng)，一旦發(fā)生泄漏，能立即感知并關閉氣瓶閥門。

于民介紹，氫燃料電池發(fā)動機運行過程中僅產(chǎn)生電、水和熱，相比于燃油公交車，氫燃料電池公交車每百公里可減少二氧化碳排放94.8千克。氫能汽車在冬奧會上的應用，實踐了“綠色奧運”的理念，也能提升大眾綠色出行的意識。冬奧會結束后，該批車輛將就地轉為當?shù)毓卉?、團體車繼續(xù)使用。

低溫環(huán)境下也能快速“開工”

在延慶賽區(qū)投入使用的212輛氫燃料客車，全部應用了全氣候動力電池技術，即使在零下30攝氏度的環(huán)境里長時間停放，動力電池也能在數(shù)分鐘內迅速升溫至合理工作溫度。

作為全氣候動力電池技術研發(fā)團隊成員，榮盛盟固利新能源科技股份有限公司總工程師毛永志介紹，在嚴寒環(huán)境下，氫燃料電池的低溫冷啟動仍需要鋰電池輔助，才能適應復雜、快速的冬奧保障需求。鋰離子電池低溫放電性能差，同時低溫充電容易導致鋰的析出，“消費者的體驗差，是新能源汽車在寒冷地區(qū)推廣難的主要原因”。

為此，技術人員采取夾層結構設計，將高功率的金屬加熱片和電池板間隔排列并連接，這樣能極大地增加傳熱面積、縮短傳熱距離，利用電池自身能量進行快速升溫。綜合考慮經(jīng)濟性、安全性、可控性等因素，全氣候動力電池從零下20攝氏度加熱到零上10攝氏度，只需消耗自身電量的4.5%，續(xù)航即可增加10%至30%。

毛永志介紹，讓車輛動力電池在合理溫度區(qū)間內工作，能夠提高在低溫環(huán)境下車輛的動力性能，延長行駛里程。不論車輛是在行駛、停留還是充電狀態(tài)，加熱系統(tǒng)都能工作，快速將電池溫度提升到正常工作范圍，并通過溫控裝置保證電池安全。

加裝一顆“心臟”提升動力

通往國家高山滑雪中心的山路彎急坡陡，這對氫能客車的山地運行能力是不小的考驗。

參與“雙電機耦合無動力中斷自動變速電驅動系統(tǒng)”項目研發(fā)的北京理工華創(chuàng)電動車技術有限公司工程師趙明杰介紹，市場上的新能源車多為單電機直驅或搭配變速箱的設計，延慶賽區(qū)氫能客車使用的雙電機結構，相當于車輛多了一顆“心臟”，即使換擋時一臺電機動力清零，另一臺仍能持續(xù)輸出動力，保證車輛運行平順。

通過技術攻關，科研團隊實現(xiàn)了雙電機及變速箱一體化設計，由動力控制器實現(xiàn)兩電機高效協(xié)同配合，車輛整體動力性能明顯增強，百公里能耗降低。趙明杰說，經(jīng)過反復測試驗證，相比于單電機動力系統(tǒng)，新系統(tǒng)在扭矩、功率、爬坡、車速、舒適、經(jīng)濟六方面均表現(xiàn)出色。

關鍵詞： 清潔能源 北京冬奧會 氫燃料電池 發(fā)電裝置