解决燃料电池空压机动平衡也是一个关键技术

近日全国乘联会发布的数据,2021年全年全球广义新能源乘用车销量达到937万台。其中插混、纯电动、燃料电池的狭义新能源车部分,全球销量达到623万辆,同比增长118%。

燃料电池空压机是燃料电池汽车的核心组成单元,其工作转速和效率是燃料电池发动机燃烧效率的一个决定性因素。同时,空压机噪音是发动机主要噪音来源。因此,燃料电池空压机的动平衡控制水平,很大程度上会决定其运转时能达到的最高转速和产生的振动噪音。针对燃料电池空压机不同组件的动平衡测量需要,需要提供多元化的专业动平衡设备。

由于全球性能源紧缺问题日趋突出,以及环境保护和可持续发展的迫切要求,燃料电池汽车在最近几年得到蓬勃发展。预计到2032年,全球燃料电池汽车销量将达到500万辆。

燃料电池空压机介绍

1.1 空压机种类

目前,车用氢燃料电池空气压缩机主要有离心式、螺杆式、罗茨式、涡旋式等 。
离心式空压机转速高、尺寸小、质量轻,但存在喘振现象,在变工况下,性能会变差,甚至影响到压缩机的使用和寿命安全
螺杆式属于机械增压,在工况变化的情况下,其性能几乎不变,效率高、可靠性高,但噪声较大、质量较重。
罗茨式因压力值达不到氢燃料电池工作的最佳效率点,且振动噪声大、效率低。
涡旋式受限于自身结构原因,空间占用较大; 同时,因无油涡旋空压机的密封方式为 PTFE 密封条结构,在工作运转过程中,密封条磨损大、寿命短; 在车用变工况使用的情况下,可靠性差。

1.2 基本特性

空压机在做功过程中,效率、进出压缩比是性能的重要指标,使用在燃料电池上,空压机需要具备以下特性 :
(1) 无油。润滑油膜覆盖质子交换膜和催化剂会隔绝氢氧电化学反应。
(2) 小型化及轻量化。汽车内部空间有限,要提高空压机的压缩能力,可以通过增加容积或者增加轴承转速两种方式,小型化高转速是大势所趋。
(3) 低噪声。目前国内很多车辆的噪声较大和空压机密切相关,噪声源主要来自于空气与管道之间的摩擦以及空压机高机械转动的声音及转动的声音。
(4) 动态响应快。车用动力系统会从 “氢电锂电混合”走向氢电全功率驱动,空压机需要在每个工况下都能及时提供指定压缩空气。
(5) 控制系统响应快。车辆对需要功率变化较大,空压机需要能够及时地做出响应,对空气流量进行控制。
(6) 材料要求高。为了达到压缩机低成本、低噪声、耐久性的目的,必须为压缩机的关键部件开发低成本、稳定的摩擦性能和耐磨性的涂层和材料。
根据燃料电池的空气进气压力,可分为低压 (30 kPa)、中压 (60~100 kPa) 和高压 (150~300 kPa) 燃料电池 。低压燃料电池一般用于通信电源、备用电源、无人机等领域; 中压燃料电池一般应用于客车、物流车等交通领域; 乘用车一般配置的燃料电池是高压的。
由于不同的燃料电池系统所需性能要求不尽相同,在选型上需要考虑到喘振线距离、超负荷工况余量、环境温度、供电电压、预充、通信、噪声、冷却等因素的影响。目前常用的空压机类型有离心式、罗茨式、螺杆式 3 种。
另一方面,对于氢燃料电池来说,由于质子交换膜需要保持良好的工作特性,这就要求供气系统供给燃料电池堆的压缩空气必须绝对干净,因此,对空压机技术要求十分高。

燃料电池空压机现状及趋势

离心式空压机通过旋转叶轮对气体做功,在叶轮与扩压器流道内,利用离心升压和降速扩压作用,将机械功转化为气体内能。由于具有结构紧凑、响应快、寿命长和效率高的特点,是最被看好的增压方式之一。表 1 为最近开发的燃料电池系统中用到的空压机种类。
表 1 最近开发的燃料电池系统中使用的空压机种类

随着国内氢燃料电池汽车市场的逐步扩大,围绕燃料电池的核心零部件也在加快国产化的步伐。从目前国内的氢燃料电池市场来看,螺杆式空压机所占市场份额相对较多,但现在已经有越来越多的燃料电池和系统厂商开始采用离心式空压机替换。
从目前市场情况来说,有抱负的主机厂面临最大的问题就是降成本,考虑到开发成本、市场规模和管理等综合因素,离心式空压机的成本最高,但由于其结构紧密、体积最小、物理结构的决定,在未来大批量条件下,其成本下降空间最大。值得注意的是,离心式空压机在低流量时会发生喘振现象,这会大大影响其系统性能和空压机的使用寿命。
对于有些燃料电池厂商来说,国产空压机在可靠性和使用寿命上还存在缺陷,因此对于实际装车来说,还是以进口产品为主。
目前来看,国产空压机的优势在于性价比和售后服务,在依赖进口核心部件中,空压机率先进行国产化的可能性很大,但要满足未来大批量需求,还需在可靠性和使用寿命上进行更深入地开发。

燃料电池空压机测试方法解析

燃料电池空压机一般性能试验项目包括: 随机振动、温度循环、温度冲击、盐雾、电磁兼容、耐久性等。
(1) 随机振动试验: 模拟车辆在路面行驶时,前后、上下、左右方向的颠簸状态,考核空压机的可靠性。振动试验主要由以下部分构成:
高压直流电源: 向控制器提供额定电压;
冷却系统: 向空压机及控制器提供一定压力的冷却水;
压缩空气系统: 向空压机提供无油、无水的干净的压缩空气;
振动系统: 提供一定频率、加速度的不同方向振动;
采集系统: 采集空压机进、出口空气温度、内部温度、冷却水进水温度、进、出口空气压力、进水压力、出口空气流量;
控制器及软件: 控制空压机转速及监控相关参数。
随机振动试验如图 2 所示,振动安装如图 3 所示,振动整体示意图如图 4 所示。

一般来说,如何满足高效燃料电池系统中压缩空气压力和气体流量的连续可调性,如何降低压缩过程中的功耗,保证其可靠性,如何回收燃料电池系统的残余空气压力,提高整体性能。如何降低供气系统的体积、质量和制造成本,是未来燃料电池供气系统技术研究的主要方向。

#可贞教育##【李金平】#

【乒乓球爱好者的11条“霸王拧”!(李金平 - 【可贞教育】)】

01、如果你打球只是为了出出汗、简单地锻炼一下身体,那么打球时,你可以随心所欲,怎么开心怎么来;如果你还年轻,打球是为了提高球技,甚至和那些真正的高手过几招,那么你必须把基本功打扎实,基本功扎实了,无论对方的球风多诡异,你都能更好地适应,基本功扎实了,动作标准潇洒是其次,你会更加懂得,如何打出高质量的球!

02、和水平再高的人打,久了也能赢他几局,和水平一般的人打,因为不熟悉他的套路,你还不一定有胜算。打球靠天赋是一回事,更关键的是“熟能生巧”,熟悉一个人的球路了,思维还没有反应过来,肌肉就开始本能地去接球。我想表达的意识就是:操千曲而后晓声,观千剑而后识器,和形形色色的人过招吧,高手是从“万人堆”里爬出来的!

03、长胶选手的球“不走”,但速度较慢,你要学会猛“拍”;正胶选手的球比较快,但制造弧旋的能力差,你要学会“快带”;反胶选手的球又快又转,但它的“缺点”是,大部分选手都在用,打久了之后,你反而感觉不到它的“怪”。知用兵之长,方能知用兵之弊,熟悉各种胶皮的优势和弊端后,才能更好地做到“以己之长攻彼之短”!

04、你有没有遇到这种情况,你的优势是正手,可打完几颗球后,对手老是袭击你的反手,让你烦不胜烦;你的优势是出台爆冲,几颗球下来,对手老是给你“吸”短,让你异常苦恼。对于业余选手而言,他的优势越突出,那么他的缺陷也就越明显,因为他们的训练时间,不可能像专业选手那样充足,所以说致命的地方:不求过得硬,但一定要过得去!

05、有个球友的基本功不错,而且动作也很标准,每次练基本功,我都喜欢找她,可一段时间不见,她的动作怪癖不说,击球的手感也变差了,一问之下大惊,原来为了“精益求精”,她逢人就问基本功的原理,可每个人的说法不一样,久而久之就变成现在的“另类”,典型的弄巧成拙。我想说两点:1、基本功是为实战服务的。2、练球要自己长脑子!

06、如果你的力量比较小,你就要学会控制落点;如果你的落点控制不好,你就要学会提高击球速度;如果你的速度也跟不上,你就要学会制造旋转;如果你制造旋转的能力也弱,那么你就要学会防守,固若金汤般的防守,如果你的防守也不堪一击,那么你就要学会坐冷板凳,你什么都差,和你打个球,大部分时间都在捡球,对手怎么会有乐趣可言呢?

07、力量大是好事,打球素有“一力降十会”之说,管它上转下转,当你的力量足够大的时候,是可以有效克制对方旋转的,但“大力出奇迹”的前提是,你的命中率要高,如果命中率不高,就一定要多练基本功,把命中率给提上来,否则一味的野蛮,而且又十打九飘,把肌肉打定型了,想再改就困难了!

08、赢球最有效的技能是啥?当然是发球了,发球发得好,对方一吃球你就得分,何乐而不为呢?但球一旦没有发好,对方直接起板,你连哭的机会都没有。所以说发球要有迷惑性,要学会同一个动作,能够发出不同旋转的球,发球更要有延续性,没有发球之前,就要规划好下一步的进攻战术,千万不要为了发球而发球!

09、对手打出的球,没有你跑得快,说明你的步伐非常好;对手回击你的球,越来越仓猝,说明你节奏的把控能力非常好;对手再诡异的球,你也有办法送回去,说明你击球的手感非常好;对方的行动,经常在你的预判中,说明你的调遣能力非常好,这一切的一切,都是你的天赋,如能持之以恒的训练,它终将成为你关键时刻的杀手锏!

10、如果你喜欢那个国手,你就要一直喜欢下去,中途千万不要改变:如果你喜欢马龙,是因为你身上有他“全”的特质;如果你喜欢樊振东,是因为你身上有他“爆”的特质;如果你喜欢张继科,是因为你身上有他“诡”的特质;如果你喜欢许昕,是因为你身上有他“稳”的特质,其实无论那张特质,只要发扬光大了,都能成为你涨球的因素!

11、打球要打出自己的风格、不要随意地压抑自己的性格,这样才能把自己的优势,给发挥到极致,更不要觉得某个动作酷酷的,为了赢得掌声,而刻意的去模仿造型,甚至不管它究竟能不能上桌,这是忘记了打球初衷的体现,这也是典型的邯郸学步、东施效颦,这样做的结局是:出场姿势很优雅,可怎么努力都不经“打”!

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【#两个渐冻症儿子先后离世捐角膜救助5人# 单亲母亲:曾获很多爱心者帮助】2月9日,17岁渐冻症男孩王卫康离世后如愿捐献出了眼角膜,7年前,他的哥哥王嘉宝也以同样的病症离世并捐献眼角膜,兄弟二人让五位患者重获光明。而在他们的背后,是一位默默付出27年的单亲妈妈,而她,也是一位遗体器官捐献志愿者。

两个儿子离世后捐献眼角膜让5人重获光明

今年47岁的毕玉在电话的另一端数次哽咽,王嘉宝是毕玉的大儿子。他出生时就有唇腭裂,3岁那年又被确诊为进行性肌营养不良症(俗称渐冻症),10岁就已不能走路。出生后已经做过两次全麻手术的他令毕玉万分心疼。因此,当年仅十二三岁的嘉宝拿着遥控器平静地提出自己将来想要捐献眼角膜时,毕玉的第一反应就是不同意。

“他喜欢看科教和法制类的节目,就是从那里得知可以捐献眼角膜的事情。”毕玉说,她从没听说过捐献眼角膜这回事,只觉得那样会让孩子更受罪,但自那之后,嘉宝仍隔三差五就跟毕玉提起想要捐献眼角膜,后来,是嘉宝在论坛上发表的一篇文章让事情出现了转机。毕玉说,嘉宝没上过学,那篇文章也没有分段落,但那句“与其化为灰烬,不如留下光明在人间”却深深地打动了她。

这之后,毕玉主动向当地红十字会咨询了解,在嘉宝签署眼角膜捐献志愿书的同一天,她也成为了人体器官捐献志愿者。

2015年1月,19岁的王嘉宝因心率衰竭离世,离世那天距离他20岁生日仅有56天。但是他却以另外一种方式“活”了下来,他捐赠的眼角膜让3个眼疾患者重见了光明。

嘉宝无法医治后,毕玉带着希望与丈夫又生下了第二个孩子,取名王卫康。卫康比嘉宝小10岁,可毕玉怎么都想不通,为何厄运会频频找上门。毕玉记得,卫康刚会走路时就感觉像他哥哥,“就是鸭子步,一拽一拽的,腿没力气,蹲下后站不起来,也不会跑。”即使有了心理预判,毕玉仍心存侥幸,直到卫康5岁时,也被诊断为和哥哥一样的病。

卫康稍大些后,有一次,毕玉试着问他“你怎么看哥哥想要捐献眼角膜的这个想法”,没想到卫康很自然地说,“挺好的,我也想跟我哥一样。”就这样,卫康也在眼角膜捐献表上签下了名字。
9天前,王卫康因心衰救治无效离世。2月18日,大庆眼库的工作人员刘丽辉告诉北京青年报记者,当时她接到卫康正在急救的电话时心里非常不舒服,到现在回想起来依然揪心。“毕玉很坚强,2015 年她的大儿子嘉宝走了之后,她就只有卫康了,但如今卫康也离开了,感觉她的精神支柱一下子就塌了”,刘丽辉回忆,来到医院后,毕玉的双眼已哭得红肿,在路上毕玉一直哭喊着“孩子你走了,让妈妈怎么办。”刘丽辉说,当年哥哥嘉宝的眼角膜捐献也是在大庆眼科医院进行的,兄弟二人共让五名患者重见了光明。

单亲妈妈悉心照顾两个渐冻儿子27年

一路走来,毕玉在艰难中挣扎着生存,用爱化作温暖解冻生命。据她讲述,小儿子卫康确诊后,丈夫开始天天在家酗酒,两人也经常吵架。那时候,曾有人劝毕玉“把爷仨扔下,你自己离开吧。”而毕玉也曾无数次打包好行李,但她却始终无法迈出家门。“我是两个孩子的妈妈,我实在不舍得”,此后不久,毕玉和丈夫协议离婚,丈夫离开了这个家,毕玉也成了单亲妈妈。

大草原上留有毕玉当时无助的身影,“我跪在地上哭。”结束了一场内心宣泄,毕玉在心里告诉自己,既然无法改变现实,就只能改变自己,让自己强大起来,才能照顾好两个孩子。

而两度经历丧子之痛让毕玉茫然无措,她现在经常走神,讲述的过程中也需要数次停顿歇息。她说,2月8日晚10点左右她才下直播,那时候儿子在一旁还很正常,可早上6点,卫康突然喊肚子疼。毕玉马上叫了急救车,可没想到,去医院的时候还是两个人,10日凌晨走出医院的却只剩下毕玉自己。“卫康被婆家人拉去了殡仪馆,凌晨3点,我抱着送卫康来医院时的那床被子走出住院部,明晃晃的路灯下只有我一个人了。”毕玉说。

她到现在还是无法相信,卫康会离开得这么突然。今年8月中旬开始,卫康一直教妈妈怎么操作直播带货,毕玉觉得自己什么都不会,没有才艺,也没有颜值,可卫康坚持让她对着屏幕讲故事就好,还经常提醒她“妈,到点儿了,该直播了。”毕玉说,平台货架上的商品都是卫康帮忙操作的,平时跟商家的沟通也是他搞定的,“他曾说过‘妈妈你一定要按时直播,等我走了你也要播’,可能是他知道自己身体不好了,临走前想给我留一个出路。”毕玉说,虽然让她直播带货是儿子的遗愿,但她目前无法打开直播平台,只要看到货架上儿子选的那些商品,她就会止不住地流泪。

毕玉说,如果大儿子嘉宝还活着,他今年已经27岁了。2月18日,毕玉告诉北青报记者,她有时会感觉,两个孩子都还在。“平时晚上每隔半小时我就要给孩子翻身,现在儿子走了,晚上我还是动不动就想着要帮他翻身。”27年来,毕玉晚上从没睡过一个整觉,但儿子离开后,她却久久难以入眠。她说,照顾儿子的这27年已经让自己和社会脱节了,她不知道下一步该怎么走,“哪怕再伺候他们20年我也愿意……”

社会的关爱让“渐冻”家庭“解冻”

毕玉记得,在她生活过得最苦的时候,社会爱心人士和妇联的帮助让她重拾希望。

她提到,大庆爱心传递志愿者协会会长白先生曾多次带领志愿者登门为这个家庭送去温暖,“志愿者们经常带着米、面和挂面上门来关心慰问我们,有时还帮着包饺子,感觉社会没有抛弃我们。”在爱的鼓励下,毕玉也加入了志愿者团队。“那时候感觉自己有一身使不完的劲儿,就想着帮助别人。”

毕玉还认识很多同病相怜的家庭,在社会爱心人士与困难家庭之间,她充当了一个联络人的角色,“并不是谁有钱才能做志愿者,虽然我财力有限,但我深知,有时只要一句鼓励的话就能温暖一个家庭。”毕玉说。

大庆市妇联的工作人员表示,毕玉一直是妇联人心中的牵挂和惦念。妇联的工作人员曾帮助毕玉出谋划策,让她包饺子在微信朋友圈卖。每逢春节、端午、中秋等节日,志愿者们都会带上大包小裹到毕玉家里,有时是米面油,有时是衣服和鞋子,有时是卫康爱吃的零食。

在各方的关怀帮助下,这个家终于有了起色。但回想起大儿子嘉宝,毕玉仍满心遗憾,“那时候由于经济条件受限,没给孩子吃到想吃的,但是卫康就不一样了,虾很贵,但我现在能经常买给他吃,一点遗憾也没有。”

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文/北京青年报记者 王婧懿


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