【壓縮機網】隨著能源匱乏和環境破壞問題的日益凸顯，燃料電池技術越來越受到人們的關注。燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換為電能的裝置，其化學反應產物主要是水，實現真正的零污染。同時，由于不受卡諾循環的限制，能量轉換效率可達到60%~80%。燃料電池具備高效率、無污染、使用性廣、低噪音等特點，被認為是未來最有可能替代傳統內燃機的汽車動力源。

　　在氫燃料電池行業的關注度上漲的同時，空壓機市場也逐漸火熱。燃料電池車用空氣壓縮機可以為燃料電池的陰極反應提供高壓空氣，其性能好壞直接影響燃料電池系統的性能。空氣壓縮機是車用燃料電池陰極供氣系統的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，可以提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統的尺寸。但空壓機的寄生功耗很大，約占燃料電池輔助功耗的80%，其性能直接影響燃料電池系統的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，各國的燃料電池項目對空壓機的研究都非常的重視。

　　燃料電池用空氣壓縮機：空氣循環系統的關鍵部件

　　典型的燃料電池空氣供應系統由空氣過濾器、空壓機、電機、中冷器、增濕器和膨脹機等組成。其中，空壓機由電機和膨脹機共同驅動。根據電堆的輸出功率，為燃料電池提供所需壓力和流量的干凈空氣。在空氣供應系統中，空氣的壓力和流量對燃料電池系統的性能(能量密度、系統效率、水平衡和熱損失)，成本和電堆的尺寸等有很大的影響。高壓燃料電池系統不僅能提高電堆的效率和功率密度，同時還能夠改善系統的水平衡。

　　為實現較高的能量轉換效率，燃料電池內部的化學反應對空氣的溫度、濕度壓力和流量等參數有著嚴格的要求。但目前廣泛應用的工業壓縮機無法滿足燃料電池對空氣的要求。因此設計一個性能優越并能很好地與燃料電池系統進行匹配的壓縮機，對于燃料電池的發展至關重要。

　　適用于燃料電池的空壓機需要滿足以下六項要求：

　　無油。潤滑油會使電堆發生中毒，因此空壓機需要采用水潤滑軸承或空氣軸承;

　　高效。空壓機的寄生功率巨大，其效率直接影響著燃料電池系統的性能;

　　小型化和低成本。燃料電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電池汽車的產業化;

　　低噪聲。空壓機是燃料電池系統最大的噪聲源之一，空壓機的噪聲必須被控制;

　　喘振線在小流量區。可以實現燃料電池在小流量高壓比工況下高效地行;

　　良好的動態響應能力。當需求功率發生變化時，空氣流量和壓力需進行無延遲地進行調整，以跟蹤輸出功率的變化。

　　空氣壓縮機市場發展：國內持續升溫，離心式空壓機成為主流選擇

　　空氣壓縮機可以有效提高發電效率降低燃料成本。燃料電池系統用空壓機主要有離心式、羅茨式、螺桿式三種類型。根據《車用燃料電池專用空壓機的現狀分析》，螺桿式空壓機的優點是壓力/流量可以靈活調整、啟停方便、安裝簡單，缺點是噪聲大、體積大、質量重和價格高，已在美國GM、Plug Power、加拿大Ballard 等公司的燃料電池系統中采用。渦輪式空壓機容積效率較高，壓力與氣量連續可調，但尺寸和重量較大，本田和現代等公司已定制開發了空氣軸承的渦輪式空壓機。目前，國內已經完成30kW級實車驗證，國際一流水平已經完成100kW級實車驗證。

　　我國的空氣壓縮機行業的市場增長迅速。根據前瞻研究院2015年數據，空壓機市場規模均為8%以上的增速增長，2010-2011年增長率甚至超過了28%，市場規模擴張迅速。根據高工產研氫電研究所(GGII)2021年8月調研數據，2018-2020年氫燃料電池空壓機出貨量分別為1800臺、3790臺、4068臺，2021年上半年出貨量超2000臺。

　　從國內空氣壓縮機行業銷售額來看，空氣壓縮機市場規模將突破600億元。根據公開資料統計，2015年我國空氣壓縮機行業收入規模為462.66億元，2020年市場銷售額達到583.36億元行業整體呈現上升態勢，平均增速為4%左右。相關機構預測，2021年空壓機市場規模可以達到605.54億元。

　　2022冬奧會帶動氫能熱潮，隨著氫能市場持續升溫與政策支持，預計空氣壓縮機市場規模會持續增長。

　　當前，國內離心式空壓機成為主流選擇。根據公開資料數據，國內離心式空壓機份額由29%增長到95%，市場占比增長超3倍。在此趨勢下，空壓機市場主要以離心式空壓機為主，尤其是順應氫燃料電池大功率發展趨勢的雙極增壓離心式空壓機。從技術層面分析，由于離心式空壓機在效率、噪音、體積、無油、功率密度等方面具有良好的綜合效果，故隨燃料電池系統功率的快速上升，離心式空壓機已逐漸成為市場上的主流選擇。在空氣壓縮機的關鍵部件中，軸承、電機是瓶頸技術，低成本、耐摩擦的涂層材料也是開發重點。