空压机

       随着能源匮乏和环境破坏问题的日益凸显，燃料电池技术越来越受到人们的关注。燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过申极反应直接转换为申能的装置，其化学反应产物主要是水，实现真正的零污染。同时，由于不受卡诺循环的限制，能量转换效率可达到60%~80%。燃料电池具备高效率、无污染、使用性广、低噪音等特点，被认为是未来最有可能替代传统内燃机的汽车动力源。

       在氢燃料电池行业的关注度上涨的同时，空压机市场也逐渐火热。燃料电池车用空气压缩机，可以为燃料电池的阴极反应提供高压空气.其性能好坏直接影响燃料电池系统的性能。空气压缩机是车用燃料电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，可以提高燃料电池的功率密度和效率，减小燃料电池系统的尺寸。但空压机的寄生功耗很大，约占燃料电池辅助功耗的80%，其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性。 因此，各国的燃料电池项目对空压机的研究都非常的重视。燃料电池用空气压缩机∶空气循环系统的关键部件

典型的燃料电池空气供应系统由空气过滤器、空压机、电机、中冷器、增湿器和膨胀机等组成。其中，空压机由电机和膨胀机共同驱动。根据电堆的输出功率，为燃料电池提供所需压力和流量的干净空气。在空气供应系统中，空气的压力和流量对燃料电池系统的性能（能量密度、系统效率、水平衡和热损失），成本和电堆的尺寸等有很大的影响。高压燃料电池系统不仅能提高电堆的效率和功率密度，同时还能够改善系统的水平衡。

为实现较高的能量转换效率，燃料电池内部的化学反应对空气的温度、湿度压力和流量等参数有着严格的要求。但目前广泛应用的工业压缩机无法满足燃料电池对空气的要求。因此设计一个性能优越并能很好地与燃料电池系统进行匹配的压缩机，对于燃料电池的发展至关重要。适用于燃料电池的空压机需要满足以下六项要求∶

无油。润滑油会使电堆发生中毒，因此空压机需要采用水润滑轴承或空气轴承;

高效。空压机的寄生功率巨大，其效率直接影响着燃料电池系统的性能;

小型化和低成本。燃料电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电池汽车的产业化;

低噪声。空压机是燃料电池系统最大的噪声源之一，空压机的噪声必须被控制;

喘振线在小流量区。可以实现燃料电池在小流量高压比工况下高效地行;

良好的动态响应能力。当需求功率发生变化时，空气流量和压力需进行无延迟地进行调整，以跟踪输出功率的变化。空气压缩机市场发展∶国内持续升温，离心式空压机成为主流选择

空气压缩机可以有效提高发电效率降低燃料成本。燃料电池系统用空压机主要有离心式、罗茨式、螺杆式三种类型。根据《车用燃料电池专用空压机的现状分析》，螺杆式空压机的优点是压力/流量可以灵活调整、启停方便、安装简单，缺点是噪声大、体积大、质量重和价格高，已在美国GM、Plug Power、加拿大Ballard 等公司的燃料电池系统中采用。涡轮式空压机容积效率较高，压力与气量连续可调，但尺寸和重量较大，本田和现代等公司已定制开发了空气轴承的涡轮式空压机。目前，国内已经完成30kW级实车验证，国际一流水平已经完成100kW级实车验证，

我国的空气压缩机行业的市场增长迅速。根据前瞻研究院2015年数据，空压机市场规模均为8%以上的增速增长，2010-2011年增长率甚至超过了28%，市场规模扩张迅速。根据高工产研氢电研究所（GGlI）2021年8月调研数据，2018-2020年氢燃料电池空压机出货量分别为1800台、3790台、4068台，2021年上半年出货量超2000台。

       从国内空气压缩机行业销售额来看，空气压缩机市场规模将突破600亿元。根据公开资料统计，2015年我国空气压缩机行业收入规模为462.66亿元，2020年市场销售额达到583.36亿元行业整体呈现上升态势，平均增速为4%左右。相关机构预测，2021年空压机市场规模可以达到605.54亿元。2022冬奥会带动氢能热潮，随着氢能市场持续升温与政策支持，预计空气压缩机市场规模会持续增长。

       当前，国内离心式空压机成为主流选择。根据公开资料数据，国内离心式空压机份额由29%增长到95%，市场占比增长超3倍。在此趋势下，空压机市场主要以离心式空压机为主，尤其是顺应氢燃料电池大功率发展趋势的双极增压离心式空压机。从技术层面分析，由于离心式空压机在效率、噪音、体积、无油、功率密度等方面具有良好的综合效果，故随燃料申电池系统功率的快速上升，离心式空压机已逐渐成为市场上的主流选择。在空气压缩机的关键部件中，轴承、电机是瓶颈技术，低成本、耐摩擦的涂层材料也是开发重点。