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航天六院11所(京)的燃料电池“黑科技”

作者:中国储能网新闻中心 来源:高工氢电 发布时间:2020-12-14 浏览:
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2020年,由中国航天科技集团有限公司研制的长征五号系列运载火箭很忙:从发射新一代载人飞船试验船,到发射天问一号火星探测器,再到发射嫦娥五号探测器……“胖五”家族成员的每一次腾飞,都吸引着世人的目光。

“胖五”火箭芯级使用是清洁而蕴藏着巨大能量的液氢、液氧燃料,而将这些高能燃料转化为强大推力的发动机,就是由我国唯一的低温氢氧火箭发动机研究所——航天科技集团六院11所(京)研制的。除了火箭发动机,其还将航天氢能技术应用在适应各种复杂环境的燃料电池系统、新能源汽车、无人机以及特种泵/阀等关键产品上,综合技术国内领先。

氢能作为一种综合性能极为优越的新能源,将在未来世界能源舞台上发挥举足轻重的作用。近年来以六院11所(京)为代表的央企在氢能和燃料电池领域的布局愈发深入,对促进氢能和燃料电池产业发展起到巨大推动作用。

传承航天技术,承担国家项目

在我国,航天领域率先应用氢能。1984年,六院11所(京)研制的我国第一代氢氧发动机(YF73)用在了长征三号运载火箭三子级,成功发射我国首颗高轨通信卫星。该所研制的第二代氢氧发动机(YF75)用于长征三号甲系列运载火箭,第三代氢氧发动机(YF77)用于长征五号系列运载火箭,圆满完成了我国月球探测、北斗导航等一系列国家重大航天工程发射任务。

为了响应国家号召,把先进的航天技术转化应用到更多领域,2000年,航天科技集团六院11所(京)依托几十年来在氢供应和氢氧火箭发动机领域的技术积累,在多型氢氧火箭发动机液氢液氧流体输送、安全测控、喷注雾化、燃烧技术基础上,开始进行燃料电池和氢能利用领域的相关工作,是国内最早的氢燃料电池技术研发单位之一,在“十五”到“十三五”期间,承担并顺利完成了多项燃料电池领域国家科研项目。

2018年,六院11所(京)成为航天科技集团氢能工程技术研发中心的依托单位。

目前,六院11所(京)主要研制的项目有:100kW大巴车用燃料电池发动机、多旋翼无人机氢空能源系统、可再生能源制氢燃料电池发电系统、密闭环境(空间/水下)燃料电池系统、高自持特殊环境专用电源、高机动应急电源、场馆/特殊环境专用大功率电站、高性能燃料电池电堆、大流量高效氢气循环泵、氢/氧特种阀门等。

强大研发阵容,产业化实力强

目前六院11所(京)拥有一支阵容强大的研发团队:团队成员80%以上拥有硕士学位,包括3名电化学专业博士,1名北京市科委在册专家(燃料电池方向)、4名研究员、7名高级工程师。

团队成员专业背景覆盖了系统设计、电化学、流体机械、传热、电测电控和集成试验等燃料电池系统所需的全部专业,可完成燃料电池系统从系统设计计算、关键组件设计与选型、组件测试、测控系统软硬件设计到系统集成、台架性能测试和环境适应性测试的完整开发流程,具备核心关键部组件(如电堆、空压机、氢气循环泵、冷却液泵、温控阀、系统控制器等)的自主开发能力。

经过多年锻造,六院11所(京)的技术核心优势有:轻质、高集成度、高可靠燃料电池系统集成技术;具有电堆、泵阀、控制器等关键零部件的研制能力,比能量、比功率处国内领先水平;氢/空(氧)储存与供应管理技术,高压氢氧压差精确控制技术;先进的高效水热管理与临近空间环控技术,可以满足燃料电池对极端恶劣环境的适应性要求;自适应调节输出电力管理和系统控制技术、强电磁兼容电力电子测控技术、氢源自动检测及报警技术,可以实现一键启动、全自动控制、安全应急自动关机和恢复,氢源自动检测及报警和关机。

该所系统集成以及相关单项技术方面已形成特色,系统产品已经成功应用于海陆空天,拥有着全产业链技术支撑能力、多环境应用工程经验以及强大的协同创新平台。

该所拥有百千瓦级燃料电池系统试验测试平台(含110kW电子负载、防爆氢气瓶间、上位机测控平台和安全监控与强制通风系统)、燃料电池测试仪、燃料电池电堆压机、点胶机、十万级洁净装配厂房、燃料电池系统仿真平台等先进设备。

位于亦庄开发区的北京航天动力科技园也即将建成每年500台/套的氢燃料电池电堆生产线和百千瓦级发动机集成测试厂房,为后续的产业化推广奠定硬件基础。

未来,六院11所(京)将进一步加快科技成果转化的步伐,将燃料电池系统应用于汽车动力、无人机动力、船用动力、弃风弃电储能等领域,凭借品牌和技术优势与资本合作,推动氢能的产业化、工程化发展。

关键字:燃料电池系统

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