刘万青：氢燃料电池冷却液高效传热实现突破

一、氢燃料电池汽车行业背景

        当前，氢能已是我国能源领域的战略性新兴产业,而氢燃料电池技术是实现氢能利用的重要技术路线之一。我国经过多年发展，目前已经初步掌握了燃料电池电堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台，氢燃料电池汽车及相关配套产业与国外的差距正不断缩小。特别在燃料电池系统方面，国内行业龙头自主研发进程增速明显，燃料电池系统产品的额定功率、启动温度、使用寿命等部分指标均已达到国际领先水平。

        根据工业和信息化部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》数据，2021年全年氢燃料电池汽车推荐车型数量达262款，较2019年增长了2.6倍，表明我国氢燃料电池汽车商业化进程加速明显。

二、燃料电池热管理行业痛点

        燃料电池工作时能量转换高，排放热量大（约占总能量的50%，是同功率发动机的2~3倍），其95%的热量均由冷却液带走排热，而一旦热量不能及时排出，便因热失控导致质子交换膜失水等现象，燃料电池性能将会急剧下降。所以极端工况下的温度控制是燃料电池商业化面临的主要挑战之一。

        随着100KW以上的大功率燃料电池的陆续推出，电堆内部散热要求越来越高，特别在极限工况下，散热问题成了限制整车运行性能的关键性问题。

        目前燃料电池的主流冷却方式采用的都是液冷技术，利用低电导率冷却液将电堆内部的热量带出来。遇到散热痛点后，燃料电池厂商和整车厂商一般都在电池冷却系统的硬件设计和选型上进行冷却性能改进：如对双极板冷却流道进行设计和加工的改进；提高电子水泵的功率，增大冷却介质的流速；提高冷却风扇的功率，增大进气风速；改变散热器的内部结构形式、增加散热器的数量等。但此类方法已达到设计功率和电池空间的瓶颈极限，难以突破。

        因此作为燃料电池散热的关键冷却流体介质，其导热性能的提升便成为主流燃料电池厂商的聚焦点。新型液冷材料和导热技术的创新，深度挖掘液冷流体介质的导热潜能，也是目前解决燃料电池散热问题的关键技术路线。

三、华清液冷

        华清液冷是国内较早研发燃料电池低电导率冷却液的团队，并很早就与国内燃料电池龙头进行合作开发和测试，在低电导率保持性、导热性及成本上均优于德国和美国。在此基础上，再结合纳米流体技术，合肥华清液冷研发团队成为国内首家研发出高效传热性的燃料电池纳米冷却液（HQ-F-N-1），在保持一般性功能的优势外，还提升冷却液导热性能20%以上，极大提高了燃料电池系统散热效率；该产品填补了该领域的国内外空白，节能增效，经济效益明显。

华清HQ-F-N-1的优势

        1、优异的导热性能：提高导热系数20%以上，提升燃料电池的使用性能；

        2、优异的金属保护性能：按照SH/T 0085试验方法，测量金属试片的腐蚀情况，金属保护性能远优于国外

        3、优异的低导电率保持能力：在相同试验条件下，采用台架测试HQ-F-N-1和德国冷却液在60min时间内电导率增加量，产品的电导率保持性优于德国

        4、环保减排：降低冷却液总体用量，降低功耗，减少碳排放；

        5、成本低：降低了全寿命周期使用成本和维护成本。

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