億華通是一家集氫能與燃料電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，2022年冬殘奧會(huì)期間，共投放1200輛氫燃料電池汽車(chē)服務(wù)賽事交通，其中724輛搭載億華通燃料電池系統(tǒng)。成為冬奧隱形冠軍的背后，是億華通持續(xù)十年的技術(shù)積累以及從無(wú)到有的突破創(chuàng)新。

 

　　北京2022年冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)期間，一輛輛氫燃料電池大巴平穩(wěn)地穿梭在冬奧村和各場(chǎng)館間，成為賽場(chǎng)之外的一道靚麗風(fēng)景。行走在高海拔的冰天雪地間，這些接駁能手率先在國(guó)際上完成了燃料電池客車(chē)在寒區(qū)的商業(yè)化示范，也交上了奧運(yùn)史上最優(yōu)異的減碳“成績(jī)單”——賽事期間，北京、延慶、張家口三大賽區(qū)累計(jì)投放氫燃料電池接駁車(chē)輛1200臺(tái)，累計(jì)運(yùn)行里程375余萬(wàn)千米，累計(jì)減碳超過(guò)270萬(wàn)千克。

 

　　一年多過(guò)去，越來(lái)越多擁有“減碳內(nèi)核”的氫能源汽車(chē)駛出賽場(chǎng)，在公交、物流、環(huán)衛(wèi)、牽引等領(lǐng)域一展身手。

 

　　北京冬奧會(huì)上使用的氫燃料電池大巴，64%搭載了北京億華通科技股份有限公司研發(fā)的氫燃料電池系統(tǒng)，運(yùn)營(yíng)里程占比81%，減碳占比85%。背后，是這家公司持續(xù)十年的技術(shù)積累以及從無(wú)到有的突破創(chuàng)新。“下一步，我們將以先進(jìn)的氫燃料電池技術(shù)為切入點(diǎn)，為中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，同時(shí)成為全球氫燃料電池技術(shù)的引領(lǐng)者。”對(duì)此，億華通董事長(zhǎng)張國(guó)強(qiáng)信心滿滿。

 

 

 

　　2022年2月11日，河北張家口，中國(guó)石化河北石油崇禮西灣子加氫站在為冬奧會(huì)車(chē)輛加注氫氣。 視覺(jué)中國(guó)供圖

 

　　破解“國(guó)際難題”

 

　　2021年11月8日，距離北京冬奧會(huì)開(kāi)幕不足百天。在張家口市崇禮區(qū)，一場(chǎng)紛紛揚(yáng)揚(yáng)的大雪飄落，城市銀裝素裹。人們紛紛舉起手機(jī)，將這片悠然意境收入鏡頭。億華通系統(tǒng)電控高級(jí)經(jīng)理趙興旺卻無(wú)暇欣賞這一美景，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員忙著將10余款樣車(chē)運(yùn)到崇禮的驗(yàn)證場(chǎng)——早在幾天前，他們就瞄準(zhǔn)了這場(chǎng)大雪，準(zhǔn)備趕在北京冬奧會(huì)開(kāi)幕前，讓新研發(fā)的系統(tǒng)來(lái)一場(chǎng)實(shí)景演練。

 

　　這一天，距離公司啟動(dòng)冬奧項(xiàng)目研發(fā)已經(jīng)過(guò)去了將近兩年。

 

　　“冬奧會(huì)使用的車(chē)輛必須是零排放。當(dāng)時(shí)有兩個(gè)方案成為備選，一個(gè)是純電動(dòng)汽車(chē)，一個(gè)是氫燃料電池汽車(chē)。”該公司副總經(jīng)理李飛強(qiáng)說(shuō)，冬奧賽區(qū)天氣寒冷，最冷時(shí)氣溫可低至零下30多攝氏度，這使得低溫環(huán)境下充電慢、續(xù)航里程短的純電動(dòng)汽車(chē)無(wú)奈出局。然而，對(duì)于勝出的氫燃料電池汽車(chē)來(lái)說(shuō)，低溫下電池系統(tǒng)的快速啟動(dòng)是一個(gè)國(guó)際難題。

 

　　李飛強(qiáng)口中的“國(guó)際難題”，與氫燃料電池系統(tǒng)中一個(gè)名為“雙極板”的零件有關(guān)，它是電池系統(tǒng)的“心臟”——電堆的組成部分之一。雙極板的不同材料讓氫燃料電池汽車(chē)的發(fā)展分成了兩個(gè)不同技術(shù)路線：石墨板技術(shù)路線和金屬板技術(shù)路線。兩個(gè)技術(shù)路線各有優(yōu)劣：金屬板耐腐蝕性不好，壽命相對(duì)短，沒(méi)法滿足冬奧會(huì)后延期服役的要求，但比熱容小，啟動(dòng)時(shí)不需要太多的熱量；而石墨板雖然耐腐蝕，但是比熱容大，低溫條件下的快速啟動(dòng)困擾著國(guó)內(nèi)外同行。“最早期的燃料電池甚至就不允許低溫啟動(dòng)后的運(yùn)行，因?yàn)檫\(yùn)行過(guò)程中，氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的水如果不能及時(shí)排出來(lái)，會(huì)在低溫下結(jié)冰，對(duì)設(shè)備造成損傷。”

 

　　放眼國(guó)際，行業(yè)內(nèi)的頭部企業(yè)對(duì)此也沒(méi)有完美的解決方案。五年前有國(guó)際同行就明確表示，其生產(chǎn)的產(chǎn)品只能在零攝氏度以上運(yùn)行，如果電堆內(nèi)部的溫度傳感器檢測(cè)到曾在零攝氏度以下被使用，該車(chē)輛就不能享受質(zhì)保服務(wù)。還有的國(guó)外公司采用從外部借力：通過(guò)外接電線為啟動(dòng)時(shí)的氫燃料電池汽車(chē)加熱。然而，多出來(lái)的操作步驟，也并不能讓啟動(dòng)所需要的時(shí)間短到盡如人意。

 

　　一定還有更好的解決方案！

 

　　趙興旺帶領(lǐng)的年輕團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了技術(shù)攻關(guān)。在深入剖析了系統(tǒng)運(yùn)行原理之后，團(tuán)隊(duì)決定讓系統(tǒng)自力更生。他們從控制技術(shù)入手，使低溫下剛開(kāi)始反應(yīng)的氫氣和氧氣多產(chǎn)熱、少產(chǎn)電，待120秒內(nèi)完成加熱后再發(fā)電。核心邏輯是使相關(guān)的幾十個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳配合。

 

　　優(yōu)化參數(shù)、設(shè)計(jì)方案、試驗(yàn)驗(yàn)證、推倒重來(lái)……趙興旺和團(tuán)隊(duì)似乎陷入了無(wú)限循環(huán)。過(guò)程枯燥，但隊(duì)員們也能苦中作樂(lè)。“第一次感受到噴氣結(jié)冰是什么滋味兒。”趙興旺笑著回憶，對(duì)低溫環(huán)境下的技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，自然離不開(kāi)低溫艙。發(fā)動(dòng)機(jī)在零下30攝氏度的低溫艙里冷凍一夜之后，技術(shù)人員在上班后開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證。雖然大部分的工作在低溫艙外就能完成，但是遇到更換硬件、排查故障時(shí)，還是得有人進(jìn)到艙里。驗(yàn)證開(kāi)始時(shí)正值8月，一有問(wèn)題，身穿短袖的隊(duì)員就要第一時(shí)間套上厚厚的軍大衣，帽子、手套全副武裝，在炎炎夏日感受常人無(wú)法感受到的“清涼”。

 

　　3個(gè)多月過(guò)去，轉(zhuǎn)眼進(jìn)入到最后演練環(huán)節(jié)。2021年11月8日，到達(dá)崇禮的當(dāng)晚，趙興旺腦子中還在不斷盤(pán)算著各種技術(shù)細(xì)節(jié)，雖然做了充足準(zhǔn)備，但是面對(duì)這未曾有人交卷的領(lǐng)域，他的內(nèi)心難免忐忑。9日凌晨不到5時(shí)，正是一天當(dāng)中最冷的時(shí)段，趙興旺和團(tuán)隊(duì)摸黑兒趕到了試驗(yàn)場(chǎng)。在進(jìn)行排查時(shí)，趙興旺發(fā)現(xiàn)，冷凍一夜的汽車(chē)上，氫氣壓力傳感器的反饋信號(hào)出現(xiàn)了偏移，這意味著，用戶(hù)無(wú)法準(zhǔn)確掌握氫氣的用量。團(tuán)隊(duì)緊急行動(dòng)，在雪中開(kāi)展了3輪測(cè)試標(biāo)定，最終獲得了準(zhǔn)確的溫度影響曲線，為冬奧會(huì)期間氫燃料電池汽車(chē)的零故障表現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

 

　　普通市民享受冬奧成果

 

　　每天凌晨4時(shí)，延慶區(qū)京張路口北公交站，一輛輛淺綠色的919快線公交車(chē)從站臺(tái)緩緩駛出，行駛約80千米后，最終抵達(dá)終點(diǎn)站德勝門(mén)。

 

　　與其他線路的車(chē)型相比，919快線使用的公交車(chē)顯得更為高大，讓它與眾不同的還有車(chē)身上“FCEV”的標(biāo)記，顯示著其“燃料電池汽車(chē)”的身份——2022年7月22日，212輛曾經(jīng)服務(wù)過(guò)北京冬奧會(huì)的氫能源汽車(chē)經(jīng)“公交化”改造后重新上路，成為本市首批常態(tài)化運(yùn)營(yíng)的氫能源公交車(chē)。

 

　　記者日前來(lái)到德勝門(mén)站，古老的灰色箭樓旁，往來(lái)穿梭的淺綠汽車(chē)倍顯活力。“在冬奧會(huì)服役時(shí)，因?yàn)橐v出空間放置運(yùn)動(dòng)員的雪橇雪板，車(chē)上的座位沒(méi)有這么多。”一踏上919快線車(chē)，北京公交集團(tuán)客八分公司科技信息部副經(jīng)理汪大維就打開(kāi)了話匣子，他指著車(chē)輛后排的座椅接著介紹，“將這些拆除的座椅復(fù)位后，整輛車(chē)可搭載乘客50人。”這些經(jīng)歷冬奧考驗(yàn)的車(chē)輛在保持其卓越性能的同時(shí)，也從乘客出發(fā)，在各個(gè)細(xì)節(jié)上進(jìn)行了升級(jí)改造：遮陽(yáng)簾、刷卡機(jī)……最大的變化體現(xiàn)在駕駛室里：前窗一角一個(gè)圓圓的攝像頭捕捉著駕駛員的一舉一動(dòng)，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)異常行為時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示并上傳到管理系統(tǒng)，以便管理人員在后臺(tái)監(jiān)控。車(chē)輛正前方配備的道路預(yù)警裝置能對(duì)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)研判，并為駕駛員提供駕駛指導(dǎo)。“這些電子設(shè)備都是第一次在公交車(chē)上啟用，未來(lái)我們將視運(yùn)行情況在更大范圍內(nèi)推廣。”

 

　　硬件升級(jí)的同時(shí)，人員的培訓(xùn)也在第一時(shí)間跟上。汪大維說(shuō)，所有919快線的駕駛員都接受了培訓(xùn)，掌握氫能的有關(guān)知識(shí)，進(jìn)行氫能源泄漏等緊急預(yù)案的演練。正式投入運(yùn)營(yíng)前，所有駕駛員還進(jìn)行了空車(chē)演練，適應(yīng)操作流程和駕駛視野。

 

　　場(chǎng)站里，開(kāi)了13年公交車(chē)的駕駛員李彥斌正細(xì)細(xì)檢查著車(chē)輛，為再次出發(fā)做準(zhǔn)備。冬奧會(huì)期間，他就曾開(kāi)著這款車(chē)負(fù)責(zé)延慶賽區(qū)運(yùn)動(dòng)員和媒體記者的接駁。“對(duì)于我們老司機(jī)來(lái)說(shuō)，這車(chē)上手并不難。”有機(jī)會(huì)把車(chē)從冬奧會(huì)開(kāi)回自己熟悉的工作崗位，他的語(yǔ)氣中難掩激動(dòng)，“沒(méi)有噪音，起步特別平穩(wěn)，視野也好。”李彥斌第一次開(kāi)著這車(chē)上路就感覺(jué)到了不一樣。“爬坡的時(shí)候感覺(jué)特別有勁兒。以前一進(jìn)山，開(kāi)到40多邁，就感覺(jué)跑不動(dòng)了。現(xiàn)在不管是平路山路，都感覺(jué)動(dòng)力源源不斷。”加氫的簡(jiǎn)單操作更是減少了他的后顧之憂。“跟日常加油差不多。”李彥斌說(shuō)，打開(kāi)車(chē)身側(cè)面的小蓋子，插入加氫槍?zhuān)?5到20分鐘就能把車(chē)加滿。“我一天差不多跑兩個(gè)來(lái)回，一次加滿的氫氣一天用不完。”

 

　　下午4時(shí)左右，前往延慶的乘客正有序上車(chē)。“讓我們普通市民也能享受到冬奧成果，是一件特別有意義的事情。”乘客馬女士家住延慶，經(jīng)常乘坐919快線進(jìn)城辦事，她最大的感受是更舒服了。“之前坐在車(chē)上總是隱隱約約地能聽(tīng)到噪音，想睡會(huì)兒都睡不踏實(shí)；但是這車(chē)特安靜，往返途中能踏實(shí)補(bǔ)個(gè)覺(jué)。”也有乘客為車(chē)優(yōu)良的“減碳”表現(xiàn)點(diǎn)贊，“零排放，零污染，真正實(shí)現(xiàn)了綠色出行。”

 

　　汪大維說(shuō)，客八分公司共接收了169輛氫能源客車(chē)，除了安排在919快線外，還有55輛車(chē)分配在延慶區(qū)域公交線路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從投入運(yùn)營(yíng)到今年1月，169輛氫燃料車(chē)共計(jì)行駛超過(guò)624萬(wàn)千米，同比減少二氧化碳排放約542.4萬(wàn)千克。

 

　　奔馳在路上，綠色大巴繼續(xù)守衛(wèi)著首都的藍(lán)天白云。

 

　　注入更多國(guó)產(chǎn)基因

 

　　2022年3月3日，大興區(qū)百利威物流園里一片熱鬧。嶄新的紅地毯兩側(cè)，100臺(tái)福田智藍(lán)4.5噸氫燃料電池冷藏車(chē)氣宇軒昂，車(chē)頭系著大紅花，正蓄勢(shì)待發(fā)——它們是全國(guó)最大批量用于商業(yè)運(yùn)營(yíng)的氫能冷鏈物流車(chē)輛，預(yù)示著冷鏈物流開(kāi)始進(jìn)入氫能時(shí)代。相比柴油車(chē)，這批氫燃料電池冷藏車(chē)的投用每年可減少300萬(wàn)千克的碳排放。

 

　　“物流業(yè)使用新能源車(chē)是首都發(fā)展的新要求。電動(dòng)冷藏車(chē)為了滿足夏天物流的保鮮要求，在低溫運(yùn)行時(shí)需要耗費(fèi)大量的電，使其運(yùn)行里程受到很大限制。”李飛強(qiáng)說(shuō)，氫燃料電池車(chē)則免除了這一困擾，以北京投入使用的這批產(chǎn)品為例，加氫時(shí)間小于5分鐘，行駛里程可達(dá)約400千米，完全能夠保障車(chē)輛的出勤率和物流使用需求。

 

　　——這并不是億華通的唯一作品。北京冬奧會(huì)之后，億華通不斷拓展新的應(yīng)用場(chǎng)景，新一代產(chǎn)品不斷亮相，驚艷市場(chǎng)。

 

　　2022年8月26日，世界新能源汽車(chē)大會(huì)上，一臺(tái)氫燃料電池重型卡車(chē)格外引人注目。吸引人的除了它龐大的體型，還有它低碳的內(nèi)核——這款長(zhǎng)續(xù)航、高功率的重卡，搭載了億華通研發(fā)的全球首款240千瓦氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，成為億華通新一代產(chǎn)品的最佳代表。

 

 

 

　　億華通研發(fā)的全球首款240千瓦氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)

 

　　與上一代的“冬奧產(chǎn)品”相比，新一代產(chǎn)品不僅繼承了低溫快速啟動(dòng)的優(yōu)良表現(xiàn)，同時(shí)被寫(xiě)入了更多的國(guó)產(chǎn)基因，并被賦予了更長(zhǎng)久的使用壽命。“我們產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化經(jīng)歷了‘由表及里’的過(guò)程。從整車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)到燃料電池系統(tǒng)，再推進(jìn)到電堆以及電堆的核心零部件。”李飛強(qiáng)說(shuō)，“冬奧產(chǎn)品”作為公司的第二代產(chǎn)品，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙極板和膜電極以外的電堆組件的國(guó)產(chǎn)化；到了第三代，公司的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)雙極板和膜電極的“中國(guó)造”。

 

　　這次挑大梁的是公司電堆技術(shù)高級(jí)經(jīng)理徐云飛。“系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)與材料選擇密切相關(guān)。因此，我們選擇了‘兩條腿’走路：提高電堆國(guó)產(chǎn)化比例與優(yōu)化電堆表現(xiàn)同步推進(jìn)。”徐云飛說(shuō)，這意味著，他們要同時(shí)啃下兩塊“硬骨頭”。

 

　　精益求精，永無(wú)止境。“從膜電極和雙極板的設(shè)計(jì)入手，我們先后制定了很多輪的優(yōu)化方案。其中，雙極板大概迭代了40多輪，膜電極優(yōu)化了將近10輪。”黎明前的艱難摸索，徐云飛至今歷歷在目。實(shí)現(xiàn)核心部件的國(guó)產(chǎn)化，首先要找到合適的材料。為此，團(tuán)隊(duì)遍訪原材料的供應(yīng)商，一開(kāi)始的測(cè)試結(jié)果卻讓他們心灰意冷。

 

　　沒(méi)有捷徑。團(tuán)隊(duì)把用在自己身上的狠勁兒和韌勁兒拿了出來(lái)，“逼”著供應(yīng)商從源頭一點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)化，純度、平整度、均勻度……每個(gè)指標(biāo)都細(xì)細(xì)打磨。很多時(shí)候，供應(yīng)商都抱怨“已經(jīng)到了極限”，而團(tuán)隊(duì)的回應(yīng)永遠(yuǎn)是“還能不能更好一點(diǎn)兒”。

 

　　選材只是漫漫征程的第一步，擋在他們前面的最大難題是“水平衡”。徐云飛解釋?zhuān)瑢?duì)于氫燃料電池的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，水的存在很微妙：一方面，在電堆內(nèi)部，質(zhì)子交換膜需要一定量的水來(lái)維持質(zhì)子的傳導(dǎo)；而另一方面，水量太多，會(huì)影響氫氣、氧氣的傳輸。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，如何尋找到最佳平衡點(diǎn)是提高電堆壽命、優(yōu)化電堆表現(xiàn)的關(guān)鍵；而電堆的表現(xiàn)直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，因而破解“水平衡”難題也成了國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相攀登的技術(shù)高峰。

 

　　最難的是要想出辦法將燃料電池里水的狀態(tài)表征出來(lái)。“時(shí)間緊、任務(wù)重，我們團(tuán)隊(duì)很多人直接住進(jìn)了公司。”徐云飛說(shuō)，最初幾次的失敗讓團(tuán)隊(duì)一度動(dòng)搖，對(duì)能不能辦到產(chǎn)生懷疑。等到后來(lái)把失敗當(dāng)成了家常便飯，再面對(duì)“差些火候”的仿真模擬結(jié)果時(shí)，大家心態(tài)平和了很多。“最多冷靜10分鐘，有的出去透透氣，溜達(dá)一圈，便又干勁兒滿滿。”徐云飛說(shuō)，自己常被同事們的執(zhí)著勁兒感動(dòng)，“團(tuán)隊(duì)20多人基本24小時(shí)待命，凌晨3時(shí)發(fā)出的郵件可能十幾分鐘后就收到了回復(fù)。”

 

　　一次次的失敗鋪就了通向成功的道路。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、試驗(yàn)驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)采用的交流阻抗、綜合熱管理等自主集成技術(shù)最終研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)氫、空、水、熱、電等內(nèi)部系統(tǒng)高效協(xié)同控制，使得電堆的使用壽命比之前提高了60%。

 

　　然而，這并不是技術(shù)創(chuàng)新的終點(diǎn)。瞄準(zhǔn)質(zhì)子交換膜國(guó)產(chǎn)化的最新一代產(chǎn)品已在醞釀測(cè)試中，“作為國(guó)內(nèi)氫燃料電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)軍企業(yè)，讓世界看到中國(guó)產(chǎn)品的魅力，我們責(zé)無(wú)旁貸。”李飛強(qiáng)說(shuō)。