據報道，北京億華通科技股份有限公司董事長張國強當選第十四屆全國人大代表。在中央、地方力推氫能發展的當下，氫能行業誕生首位全國人大代表，背后的含義耐人尋味，行業人士認為，這或是氫能行業迎來爆發式增長的一個信號。
億華通是一家集氫能與燃料電池研發與產業化的國家級高新技術企業，2022年冬殘奧會期間，共投放1200輛氫燃料電池汽車服務賽事交通，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積累以及從無到有的突破創新。
北京2022年冬奧會、冬殘奧會期間，一輛輛氫燃料電池大巴平穩地穿梭在冬奧村和各場館間，成為賽場之外的一道靚麗風景。行走在高海拔的冰天雪地間，這些接駁能手率先在國際上完成了燃料電池客車在寒區的商業化示范，也交上了奧運史上最優異的減碳“成績單”——賽事期間，北京、延慶、張家口三大賽區累計投放氫燃料電池接駁車輛1200臺，累計運行里程375余萬千米，累計減碳超過270萬千克。
一年多過去，越來越多擁有“減碳內核”的氫能源汽車駛出賽場，在公交、物流、環衛、牽引等領域一展身手。
北京冬奧會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的氫燃料電池系統，運營里程占比81%，減碳占比85%。背后，是這家公司持續十年的技術積累以及從無到有的突破創新。“下一步，我們將以先進的氫燃料電池技術為切入點，為中國實現碳達峰、碳中和目標作出應有的貢獻，同時成為全球氫燃料電池技術的引領者。”對此，億華通董事長張國強信心滿滿。
2022年2月11日，河北張家口，中國石化河北石油崇禮西灣子加氫站在為冬奧會車輛加注氫氣。 視覺中國供圖
破解“國際難題”
2021年11月8日，距離北京冬奧會開幕不足百天。在張家口市崇禮區，一場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理趙興旺卻無暇欣賞這一美景，他帶領團隊成員忙著將10余款樣車運到崇禮的驗證場——早在幾天前，他們就瞄準了這場大雪，準備趕在北京冬奧會開幕前，讓新研發的系統來一場實景演練。
這一天，距離公司啟動冬奧項目研發已經過去了將近兩年。
“冬奧會使用的車輛必須是零排放。當時有兩個方案成為備選，一個是純電動汽車，一個是氫燃料電池汽車。”該公司副總經理李飛強說，冬奧賽區天氣寒冷，最冷時氣溫可低至零下30多攝氏度，這使得低溫環境下充電慢、續航里程短的純電動汽車無奈出局。然而，對于勝出的氫燃料電池汽車來說，低溫下電池系統的快速啟動是一個國際難題。
李飛強口中的“國際難題”，與氫燃料電池系統中一個名為“雙極板”的零件有關，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的發展分成了兩個不同技術路線：石墨板技術路線和金屬板技術路線。兩個技術路線各有優劣：金屬板耐腐蝕性不好，壽命相對短，沒法滿足冬奧會后延期服役的要求，但比熱容小，啟動時不需要太多的熱量；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困擾著國內外同行。“最早期的燃料電池甚至就不允許低溫啟動后的運行，因為運行過程中，氫氣和氧氣反應產生的水如果不能及時排出來，會在低溫下結冰，對設備造成損傷。”
放眼國際，行業內的頭部企業對此也沒有完美的解決方案。五年前有國際同行就明確表示，其生產的產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，該車輛就不能享受質保服務。還有的國外公司采用從外部借力：通過外接電線為啟動時的氫燃料電池汽車加熱。然而，多出來的操作步驟，也并不能讓啟動所需要的時間短到盡如人意。
一定還有更好的解決方案！
趙興旺帶領的年輕團隊開始了技術攻關。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。他們從控制技術入手，使低溫下剛開始反應的氫氣和氧氣多產熱、少產電，待120秒內完成加熱后再發電。核心邏輯是使相關的幾十個參數實現最佳配合。
優化參數、設計方案、試驗驗證、推倒重來……趙興旺和團隊似乎陷入了無限循環。過程枯燥，但隊員們也能苦中作樂。“第一次感受到噴氣結冰是什么滋味兒。”趙興旺笑著回憶，對低溫環境下的技術進行驗證，自然離不開低溫艙。發動機在零下30攝氏度的低溫艙里冷凍一夜之后，技術人員在上班后開始進行相關驗證。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，還是得有人進到艙里。驗證開始時正值8月，一有問題，身穿短袖的隊員就要第一時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法感受到的“清涼”。
3個多月過去，轉眼進入到最后演練環節。2021年11月8日，到達崇禮的當晚，趙興旺腦子中還在不斷盤算著各種技術細節，雖然做了充足準備，但是面對這未曾有人交卷的領域，他的內心難免忐忑。9日凌晨不到5時，正是一天當中最冷的時段，趙興旺和團隊摸黑兒趕到了試驗場。在進行排查時，趙興旺發現，冷凍一夜的汽車上，氫氣壓力傳感器的反饋信號出現了偏移，這意味著，用戶無法準確掌握氫氣的用量。團隊緊急行動，在雪中開展了3輪測試標定，最終獲得了準確的溫度影響曲線，為冬奧會期間氫燃料電池汽車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，延慶區京張路口北公交站，一輛輛淺綠色的919快線公交車從站臺緩緩駛出，行駛約80千米后，最終抵達終點站德勝門。
與其他線路的車型相比，919快線使用的公交車顯得更為高大，讓它與眾不同的還有車身上“FCEV”的標記，顯示著其“燃料電池汽車”的身份——2022年7月22日，212輛曾經服務過北京冬奧會的氫能源汽車經“公交化”改造后重新上路，成為本市首批常態化運營的氫能源公交車。
記者日前來到德勝門站，古老的灰色箭樓旁，往來穿梭的淺綠汽車倍顯活力。“在冬奧會服役時，因為要騰出空間放置運動員的雪橇雪板，車上的座位沒有這么多。”一踏上919快線車，北京公交集團客八分公司科技信息部副經理汪大維就打開了話匣子，他指著車輛后排的座椅接著介紹，“將這些拆除的座椅復位后，整輛車可搭載乘客50人。”這些經歷冬奧考驗的車輛在保持其卓越性能的同時，也從乘客出發，在各個細節上進行了升級改造：遮陽簾、刷卡機……最大的變化體現在駕駛室里：前窗一角一個圓圓的攝像頭捕捉著駕駛員的一舉一動，當駕駛員出現異常行為時，系統會自動報警提示并上傳到管理系統，以便管理人員在后臺監控。車輛正前方配備的道路預警裝置能對路況進行實時研判，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上啟用，未來我們將視運行情況在更大范圍內推廣。”
硬件升級的同時，人員的培訓也在第一時間跟上。汪大維說，所有919快線的駕駛員都接受了培訓，掌握氫能的有關知識，進行氫能源泄漏等緊急預案的演練。正式投入運營前，所有駕駛員還進行了空車演練，適應操作流程和駕駛視野。
場站里，開了13年公交車的駕駛員李彥斌正細細檢查著車輛，為再次出發做準備。冬奧會期間，他就曾開著這款車負責延慶賽區運動員和媒體記者的接駁。“對于我們老司機來說，這車上手并不難。”有機會把車從冬奧會開回自己熟悉的工作崗位，他的語氣中難掩激動，“沒有噪音，起步特別平穩，視野也好。”李彥斌第一次開著這車上路就感覺到了不一樣。“爬坡的時候感覺特別有勁兒。以前一進山，開到40多邁，就感覺跑不動了。現在不管是平路山路，都感覺動力源源不斷。”加氫的簡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，打開車身側面的小蓋子，插入加氫槍，15到20分鐘就能把車加滿。“我一天差不多跑兩個來回，一次加滿的氫氣一天用不完。”
下午4時左右，前往延慶的乘客正有序上車。“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，經常乘坐919快線進城辦事，她最大的感受是更舒服了。“之前坐在車上總是隱隱約約地能聽到噪音，想睡會兒都睡不踏實；但是這車特安靜，往返途中能踏實補個覺。”也有乘客為車優良的“減碳”表現點贊，“零排放，零污染，真正實現了綠色出行。”
汪大維說，客八分公司共接收了169輛氫能源客車，除了安排在919快線外，還有55輛車分配在延慶區域公交線路。據統計，從投入運營到今年1月，169輛氫燃料車共計行駛超過624萬千米，同比減少二氧化碳排放約542.4萬千克。
奔馳在路上，綠色大巴繼續守衛著首都的藍天白云。
注入更多國產基因
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氣宇軒昂，車頭系著大紅花，正蓄勢待發——它們是全國最大批量用于商業運營的氫能冷鏈物流車輛，預示著冷鏈物流開始進入氫能時代。相比柴油車，這批氫燃料電池冷藏車的投用每年可減少300萬千克的碳排放。
“物流業使用新能源車是首都發展的新要求。電動冷藏車為了滿足夏天物流的保鮮要求，在低溫運行時需要耗費大量的電，使其運行里程受到很大限制。”李飛強說，氫燃料電池車則免除了這一困擾，以北京投入使用的這批產品為例，加氫時間小于5分鐘，行駛里程可達約400千米，完全能夠保障車輛的出勤率和物流使用需求。
——這并不是億華通的唯一作品。北京冬奧會之后，億華通不斷拓展新的應用場景，新一代產品不斷亮相，驚艷市場。
2022年8月26日，世界新能源汽車大會上，一臺氫燃料電池重型卡車格外引人注目。吸引人的除了它龐大的體型，還有它低碳的內核——這款長續航、高功率的重卡，搭載了億華通研發的全球首款240千瓦氫燃料電池發動機，成為億華通新一代產品的最佳代表。
億華通研發的全球首款240千瓦氫燃料電池發動機
與上一代的“冬奧產品”相比，新一代產品不僅繼承了低溫快速啟動的優良表現，同時被寫入了更多的國產基因，并被賦予了更長久的使用壽命。“我們產品的國產化經歷了‘由表及里’的過程。從整車的動力系統到燃料電池系統，再推進到電堆以及電堆的核心零部件。”李飛強說，“冬奧產品”作為公司的第二代產品，已經實現了雙極板和膜電極以外的電堆組件的國產化；到了第三代，公司的目標是實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高級經理徐云飛。“系統的設計參數與材料選擇密切相關。因此，我們選擇了‘兩條腿’走路：提高電堆國產化比例與優化電堆表現同步推進。”徐云飛說，這意味著，他們要同時啃下兩塊“硬骨頭”。
精益求精，永無止境。“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化方案。其中，雙極板大概迭代了40多輪，膜電極優化了將近10輪。”黎明前的艱難摸索，徐云飛至今歷歷在目。實現核心部件的國產化，首先要找到合適的材料。為此，團隊遍訪原材料的供應商，一開始的測試結果卻讓他們心灰意冷。
沒有捷徑。團隊把用在自己身上的狠勁兒和韌勁兒拿了出來，“逼”著供應商從源頭一點點優化，純度、平整度、均勻度……每個指標都細細打磨。很多時候，供應商都抱怨“已經到了極限”，而團隊的回應永遠是“還能不能更好一點兒”。
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，對于氫燃料電池的發動機來說，水的存在很微妙：一方面，在電堆內部，質子交換膜需要一定量的水來維持質子的傳導；而另一方面，水量太多，會影響氫氣、氧氣的傳輸。業內認為，如何尋找到最佳平衡點是提高電堆壽命、優化電堆表現的關鍵；而電堆的表現直接影響了發動機的使用壽命，因而破解“水平衡”難題也成了國內外爭相攀登的技術高峰。
最難的是要想出辦法將燃料電池里水的狀態表征出來。“時間緊、任務重，我們團隊很多人直接住進了公司。”徐云飛說，最初幾次的失敗讓團隊一度動搖，對能不能辦到產生懷疑。等到后來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，大家心態平和了很多。“最多冷靜10分鐘，有的出去透透氣，溜達一圈，便又干勁兒滿滿。”徐云飛說，自己常被同事們的執著勁兒感動，“團隊20多人基本24小時待命，凌晨3時發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最終研發成功，實現了氫燃料電池發動機氫、空、水、熱、電等內部系統高效協同控制，使得電堆的使用壽命比之前提高了60%。
然而，這并不是技術創新的終點。瞄準質子交換膜國產化的最新一代產品已在醞釀測試中，“作為國內氫燃料電池研發與產業化領軍企業，讓世界看到中國產品的魅力，我們責無旁貸。”李飛強說。
