氢气喷射器：市场“新变”，如何“修行”？

氢气供给系统是燃料电池系统的核心子系统之一，其为燃料电池提供稳定流量和压力的氢气。其中氢气喷射器会根据实际工况供给燃料电池堆所需的氢气量，能够保障燃料电池高效运行的安全性与可靠性。

氢气喷射器是燃料电池氢气循环供应系统的关键部件，对燃料电池的正常运行起到重要作用。近年来，随着国家大力推进燃料电池应用，国内氢气喷射器出货量整体呈增长态势，不过今年以来，这种上升势头有所下降。

目前国内外推进氢气喷射器研发制造的企业，主要有浙江宏昇、英嘉动力、申氢宸、威孚高科、博世、丰田等。其中浙江宏昇已开发了适用于15-300kW燃料电池汽车系统的氢气喷射器，具有喷射速度快、压力调节灵敏的特点，可根据客户不同功率电堆系统选型不同口径流量的产品。2023年开年至今，其氢气喷射器出货量尚未破千，与去年同期数千套销量相比下降巨大。

英嘉动力在燃油喷射系统有多年的研发与量产经验，其自主研发的氢喷射器、引射器和比例阀可覆盖10kW-300kW燃料电池系统，拥有发明专利40余项。其中一款喷射引射器使用了脉冲引射方案替代传统氢循环泵，提高系统可靠性的同时实现了成本和系统重量的降低，2019年已通过道路验证并为氢燃料电池系统上市企业批量供货数千套。今年以来，英嘉动力的氢气喷射器新获订单也在千套以下，远没有达到预期的销量目标。

整体而言，与去年同期产销情况相比，企业普遍表示今年上半年氢气喷射器市场十分惨淡，收获的订单明显低于预期。为什么市场会出现这样的情形？

最主要的原因是市场上订单稀少。上半年系统企业的订单没有释放，市场需求疲软导致氢循环部件企业的氢气喷射器销量锐减。另外，政府政策补贴落地缓慢，燃料电池企业未能及时拿到补贴资金，继而影响了新订单的释放。

对于整个上半年市场低迷的情况，企业普遍也表示上半年不代表全年，一般来说随着下半年政府补贴资金到位以及燃料电池企业推动项目的需求，从而客户的订单也会更多地集中在下半年。

“今年上半年氢气喷射器订单情况不是很好，但预计到下半年会有一定程度的回升。”英嘉动力总经理张建明告诉高工氢电，他对明年的订单情况也持乐观的态度，预计明年氢气喷射器市场订单会有40%以上的增长。

在燃料电池工作过程中，氢气通过喷射器进入电堆参与反应，氢气喷射器通过调节各喷嘴开启时间和频次来调节氢气供给量。氢气喷射器会根据实际工况供给燃料电池堆所需的氢气量，具有喷射速度快、压力调节灵敏等特点。

氢气作为燃料电池发电用燃料，其流量大小直接关系到燃料电池系统的发电效率：氢气流量过小会导致供氢不足，对燃料电池膜电极造成损伤，影响燃料电池寿命；氢气流量过大则会导致燃料浪费，降低燃料的利用率。

一个高性能的氢气喷射器不仅能够提升燃料电池的工作效率，还可以优化循环系统的合理性，同时也提高燃料电池的寿命周期。但要做好氢气喷射器并不简单，需要克服许多难点：

首先是氢脆问题 。氢气具有很强的渗透性，氢气喷射器长期处于高浓度氢气环境，在氢气的渗透下其材料结构会逐渐变形并脆化，同时机械性能也会急剧下降。

其次是密封性 。氢气喷射器控制着供给燃料电池的氢气流量，其必须要有严格的密封，如果密封不良会导致氢气泄露，降低氢的使用率和燃料电池的效率，严重时还会让电池无法工作。

最后是干摩擦损坏 。由于氢气没有任何润滑效果，会造成零件之间的干摩擦，氢气喷射器是高速频繁的运动形式，在干摩擦状态下会产生较大的摩擦功耗及磨损，如果处理不好会严重影响氢气喷射器的使用寿命。

针对上述的问题，浙江宏昇也在对氢气喷射器进行持续的优化，总经理白金歌表示：“一方面，我们会研发耐磨材料，采用新材料去解决干摩擦的问题。另一方面，我们也将氢气喷射器的阀芯固定住，减少摩擦的损耗，稳定喷射的氢气流量，从而提高喷射器的使用寿命。”

同时企业也通过不断创新设计推动喷射器发展。“采用喷射器产品，最关注的是它的可靠性和成本。多个口径组合的喷射器会是很好的发展方向，不同流量口径能够满足燃料电池在不同工况下的流量适时需求，同时也会降低开关频次，提升喷射器的可靠性和耐久性。” 某燃料电池系统企业高层表示。

另外，喷射器与引射器集成的技术路线也被视为极具前景的发展方向，并有望成为未来应用的主流方案。该技术路线以脉宽调制模式使喷射器在连续打开/关闭操作中运行（例如，打开0.5秒，关闭1秒），让氢气可以高速流动从而提高喷射器的性能，同时相比循环泵，喷射器与引射器集成后，其体积更小、成本更低以及不易损坏，也更适合量产。

氢气喷射器深度参与燃料电池氢气供给和循环，其高效运行能有效提高氢气利用率和燃料经济性。做好氢气喷射器，对燃料电池未来发展至关重要，伴随燃料电池产业的高速发展，氢气喷射器的发展也势必大步向前。