億華通是一家集氫能與燃料電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的國家級高新技術(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。成為冬奧隱形冠軍的背后，是億華通持續十年的技術(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)，為中國實(shí)現碳達峰、碳中和目標作出應有的貢獻，同時(shí)成為全球氫燃料電池技術(shù)的引領(lǐng)者。”對此，億華通董事長(cháng)張國強信心滿(mǎn)滿(mǎn)。

　　一年多過(guò)去，億華通董事長(cháng)張國強的承諾有了回應，越來(lái)越多擁有“減碳內核”的氫能源汽車(chē)駛出賽場(chǎng)，在公交、物流、環(huán)衛、牽引等領(lǐng)域一展身手。

（圖片源自視覺(jué)中國）

　　破解“國際難題”

　　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，一場(chǎng)紛紛揚揚的大雪飄落，城市銀裝素裹。人們紛紛舉起手機，將這片悠然意境收入鏡頭。億華通系統電控高級經(jīng)理趙興旺卻無(wú)暇欣賞這一美景，他帶領(lǐng)團隊成員忙著(zhù)將10余款樣車(chē)運到崇禮的驗證場(chǎng)——早在幾天前，他們就瞄準了這場(chǎng)大雪，準備趕在北京冬奧會(huì )開(kāi)幕前，讓新研發(fā)的系統來(lái)一場(chǎng)實(shí)景演練。

　　這一天，距離公司啟動(dòng)冬奧項目研發(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)理李飛強說(shuō)，冬奧賽區天氣寒冷，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、續航里程短的純電動(dòng)汽車(chē)無(wú)奈出局。然而，對于勝出的氫燃料電池汽車(chē)來(lái)說(shuō)，低溫下電池系統的快速啟動(dòng)是一個(gè)國際難題。

　　李飛強口中的“國際難題”，與氫燃料電池系統中一個(gè)名為“雙極板”的零件有關(guān)，它是電池系統的“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(xiàn)：石墨板技術(shù)路線(xiàn)和金屬板技術(shù)路線(xiàn)。兩個(gè)技術(shù)路線(xiàn)各有優(yōu)劣：金屬板耐腐蝕性不好，壽命相對短，沒(méi)法滿(mǎn)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(zhù)國內外同行。“最早期的燃料電池甚至就不允許低溫啟動(dòng)后的運行，因為運行過(guò)程中，氫氣和氧氣反應產(chǎn)生的水如果不能及時(shí)排出來(lái)，會(huì )在低溫下結冰，對設備造成損傷。”

　　放眼國際，行業(yè)內的頭部企業(yè)對此也沒(méi)有完美的解決方案。五年前有國際同行就明確表示，其生產(chǎn)的產(chǎn)品只能在零攝氏度以上運行，如果電堆內部的溫度傳感器檢測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)。還有的國外公司采用從外部借力：通過(guò)外接電線(xiàn)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)的年輕團隊開(kāi)始了技術(shù)攻關(guān)。在深入剖析了系統運行原理之后，團隊決定讓系統自力更生。他們從控制技術(shù)入手，使低溫下剛開(kāi)始反應的氫氣和氧氣多產(chǎn)熱、少產(chǎn)電，待120秒內完成加熱后再發(fā)電。核心邏輯是使相關(guān)的幾十個(gè)參數實(shí)現最佳配合。

　　優(yōu)化參數、設計方案、試驗驗證、推倒重來(lái)……趙興旺和團隊似乎陷入了無(wú)限循環(huán)。過(guò)程枯燥，但隊員們也能苦中作樂(lè )。“第一次感受到噴氣結冰是什么滋味兒。”趙興旺笑著(zhù)回憶，對低溫環(huán)境下的技術(shù)進(jìn)行驗證，自然離不開(kāi)低溫艙。發(fā)動(dòng)機在零下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。驗證開(kāi)始時(shí)正值8月，一有問(wèn)題，身穿短袖的隊員就要第一時(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，轉眼進(jìn)入到最后演練環(huán)節。2021年11月8日，到達崇禮的當晚，趙興旺腦子中還在不斷盤(pán)算著(zhù)各種技術(shù)細節，雖然做了充足準備，但是面對這未曾有人交卷的領(lǐng)域，他的內心難免忐忑。9日凌晨不到5時(shí)，正是一天當中最冷的時(shí)段，趙興旺和團隊摸黑兒趕到了試驗場(chǎng)。在進(jìn)行排查時(shí)，趙興旺發(fā)現，冷凍一夜的汽車(chē)上，氫氣壓力傳感器的反饋信號出現了偏移，這意味著(zhù)，用戶(hù)無(wú)法準確掌握氫氣的用量。團隊緊急行動(dòng)，在雪中開(kāi)展了3輪測試標定，最終獲得了準確的溫度影響曲線(xiàn)，為冬奧會(huì )期間氫燃料電池汽車(chē)的零故障表現奠定了基礎。

　　普通市民享受冬奧成果

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

　　與其他線(xiàn)路的車(chē)型相比，919快線(xiàn)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”的標記，顯示著(zhù)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)，因為要騰出空間放置運動(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(xiàn)車(chē)，北京公交集團客八分公司科技信息部副經(jīng)理汪大維就打開(kāi)了話(huà)匣子，他指著(zhù)車(chē)輛后排的座椅接著(zhù)介紹，“將這些拆除的座椅復位后，整輛車(chē)可搭載乘客50人。”這些經(jīng)歷冬奧考驗的車(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)細節上進(jìn)行了升級改造：遮陽(yáng)簾、刷卡機……最大的變化體現在駕駛室里：前窗一角一個(gè)圓圓的攝像頭捕捉著(zhù)駕駛員的一舉一動(dòng)，當駕駛員出現異常行為時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)報警提示并上傳到管理系統，以便管理人員在后臺監控。車(chē)輛正前方配備的道路預警裝置能對路況進(jìn)行實(shí)時(shí)研判，并為駕駛員提供駕駛指導。“這些電子設備都是第一次在公交車(chē)上啟用，未來(lái)我們將視運行情況在更大范圍內推廣。”

　　硬件升級的同時(shí)，人員的培訓也在第一時(shí)間跟上。汪大維說(shuō)，所有919快線(xiàn)的駕駛員都接受了培訓，掌握氫能的有關(guān)知識，進(jìn)行氫能源泄漏等緊急預案的演練。正式投入運營(yíng)前，所有駕駛員還進(jìn)行了空車(chē)演練，適應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細檢查著(zhù)車(chē)輛，為再次出發(fā)做準備。冬奧會(huì )期間，他就曾開(kāi)著(zhù)這款車(chē)負責延慶賽區運動(dòng)員和媒體記者的接駁。“對于我們老司機來(lái)說(shuō)，這車(chē)上手并不難。”有機會(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，視野也好。”李彥斌第一次開(kāi)著(zhù)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?，F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(yōu)。“跟日常加油差不多。”李彥斌說(shuō)，打開(kāi)車(chē)身側面的小蓋子，插入加氫槍?zhuān)?5到20分鐘就能把車(chē)加滿(mǎn)。“我一天差不多跑兩個(gè)來(lái)回，一次加滿(mǎn)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(xiàn)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)補個(gè)覺(jué)。”也有乘客為車(chē)優(yōu)良的“減碳”表現點(diǎn)贊，“零排放，零污染，真正實(shí)現了綠色出行。”

　　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(xiàn)外，還有55輛車(chē)分配在延慶區域公交線(xiàn)路。據統計，從投入運營(yíng)到今年1月，169輛氫燃料車(chē)共計行駛超過(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，綠色大巴繼續守衛著(zhù)首都的藍天白云。

　　注入更多國產(chǎn)基因

　　2022年3月3日，大興區百利威物流園里一片熱鬧。嶄新的紅地毯兩側，100臺福田智藍4.5噸氫燃料電池冷藏車(chē)氣宇軒昂，車(chē)頭系著(zhù)大紅花，正蓄勢待發(fā)——它們是全國最大批量用于商業(yè)運營(yíng)的氫能冷鏈物流車(chē)輛，預示著(zhù)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(mǎn)足夏天物流的保鮮要求，在低溫運行時(shí)需要耗費大量的電，使其運行里程受到很大限制。”李飛強說(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，還有它低碳的內核——這款長(cháng)續航、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，成為億華通新一代產(chǎn)品的最佳代表。

　　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，同時(shí)被寫(xiě)入了更多的國產(chǎn)基因，并被賦予了更長(cháng)久的使用壽命。“我們產(chǎn)品的國產(chǎn)化經(jīng)歷了‘由表及里’的過(guò)程。從整車(chē)的動(dòng)力系統到燃料電池系統，再推進(jìn)到電堆以及電堆的核心零部件。”李飛強說(shuō)，“冬奧產(chǎn)品”作為公司的第二代產(chǎn)品，已經(jīng)實(shí)現了雙極板和膜電極以外的電堆組件的國產(chǎn)化;到了第三代，公司的目標是實(shí)現雙極板和膜電極的“中國造”。

　　這次挑大梁的是公司電堆技術(shù)高級經(jīng)理徐云飛。“系統的設計參數與材料選擇密切相關(guān)。因此，我們選擇了‘兩條腿’走路：提高電堆國產(chǎn)化比例與優(yōu)化電堆表現同步推進(jìn)。”徐云飛說(shuō)，這意味著(zhù)，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計入手，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)現核心部件的國產(chǎn)化，首先要找到合適的材料。為此，團隊遍訪(fǎng)原材料的供應商，一開(kāi)始的測試結果卻讓他們心灰意冷。

　　沒(méi)有捷徑。團隊把用在自己身上的狠勁兒和韌勁兒拿了出來(lái)，“逼”著(zhù)供應商從源頭一點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)化，純度、平整度、均勻度……每個(gè)指標都細細打磨。很多時(shí)候，供應商都抱怨“已經(jīng)到了極限”，而團隊的回應永遠是“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τ跉淙剂想姵氐陌l(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)，水的存在很微妙：一方面，在電堆內部，質(zhì)子交換膜需要一定量的水來(lái)維持質(zhì)子的傳導;而另一方面，水量太多，會(huì )影響氫氣、氧氣的傳輸。業(yè)內認為，如何尋找到最佳平衡點(diǎn)是提高電堆壽命、優(yōu)化電堆表現的關(guān)鍵;而電堆的表現直接影響了發(fā)動(dòng)機的使用壽命，因而破解“水平衡”難題也成了國內外爭相攀登的技術(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，我們團隊很多人直接住進(jìn)了公司。”徐云飛說(shuō)，最初幾次的失敗讓團隊一度動(dòng)搖，對能不能辦到產(chǎn)生懷疑。等到后來(lái)把失敗當成了家常便飯，再面對“差些火候”的仿真模擬結果時(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，溜達一圈，便又干勁兒滿(mǎn)滿(mǎn)。”徐云飛說(shuō)，自己常被同事們的執著(zhù)勁兒感動(dòng)，“團隊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。”

　　一次次的失敗鋪就了通向成功的道路。通過(guò)文獻調研、試驗驗證，團隊采用的交流阻抗、綜合熱管理等自主集成技術(shù)最終研發(fā)成功，實(shí)現了氫燃料電池發(fā)動(dòng)機氫、空、水、熱、電等內部系統高效協(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)。瞄準質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化的最新一代產(chǎn)品已在醞釀測試中，“作為國內氫燃料電池研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)軍企業(yè)，讓世界看到中國產(chǎn)品的魅力，我們責無(wú)旁貸。”李飛強說(shuō)。