Рост популярности батарей топливных элементов с воздушным охлаждением и герметичными катодами

Грядёт «выброс» катодных батарей с воздушным охлаждением. С постепенным расширением маломощных приложений, таких как туристические автобусы, вилочные погрузчики, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и двухколёсные транспортные средства, батареи с воздушным охлаждением постепенно стали частью основных сфер применения топливных элементов. Батареи с воздушным охлаждением и катодным закрытием, благодаря своим преимуществам, таким как хорошая адаптируемость к окружающей среде, долговечность и простота обслуживания, привлекли большое внимание в сфере технологий топливных элементов с воздушным охлаждением и стали одной из самых востребованных технологий.

Технические характеристики и состояние применения катодно-закрытых батарей с воздушным охлаждением

Воздушно-охлаждаемые трубы По конструктивным особенностям их можно разделить на две категории: с открытым катодом и с закрытым катодом. Среди них – открытый катод с воздушным охлаждением: катод непосредственно соприкасается с окружающей средой, а окружающий воздух поступает в батарею через устройства, например, вентиляторы. Воздух служит одновременно источником реакционного газа и средой для отвода тепла.

Воздушно-охлаждаемая батарея с закрытым катодом характеризуется тем, что катод не контактирует напрямую с окружающей средой, а подвод воздуха и отвод тепла осуществляются раздельно. Для подачи кислорода, необходимого для реакции, обычно требуется специальная система подачи воздуха, например, воздуходувка или воздушный компрессор, а для отвода тепла, выделяющегося в процессе работы батареи, используется независимая система отвода тепла.

По сравнению с батареями с открытым катодом и воздушным охлаждением, батареи с закрытым катодом и воздушным охлаждением меньше подвержены влиянию факторов окружающей среды (таких как температура, влажность и качество воздуха) благодаря независимому подводу воздуха и отводу тепла. Более того, они позволяют в определенной степени исключить негативное влияние загрязненного воздуха на срок службы топливных элементов, что обеспечивает их лучшую прочность и более длительный срок службы.

«Производительность катодно-закрытых воздухоохлаждаемых батарей во многом зависит от конструкции газовых каналов и коллекторов, обеспечивающих равномерное распределение подаваемого воздуха», — отметил технический директор отечественного предприятия. Катодно-закрытые воздухоохлаждаемые батареи требуют сложных подсистем подачи воздуха, которые могут включать компрессоры, увлажнители, воздушные фильтры и т. д. Это также делает их относительно менее подверженными влиянию окружающей среды, особенно температуры и влажности.

Конечно, преимущества батарей с закрытым катодом и воздушным охлаждением основаны на их относительно сложной конструкции, что также приводит к их относительно более высокой стоимости по сравнению со батареями с открытым катодом и воздушным охлаждением. Как выяснила компания Gaogong Hydrogen Power в ходе исследования, по состоянию на июнь 2025 года, при условии оптовых закупок, цена топливных элементов с открытым катодом и воздушным охлаждением, как правило, превышает 4000 юаней/кВт, а цена систем с закрытым катодом и воздушным охлаждением как минимум на 30% выше.

На данном этапе батареи с закрытым катодом и воздушным охлаждением подходят для приложений с высокой плотностью мощности (более 1 А/см²). Для таких применений требуется достаточное пространство для вспомогательных систем топливных элементов (систем охлаждения, подачи воздуха и предварительной обработки), типичный диапазон мощности которых составляет от 2 до 100 кВт.

В целом, на данном этапе, поскольку отрасль топливных элементов постепенно расширяется от мощных систем с водяным охлаждением, используемых в коммерческих и легковых автомобилях, до систем с воздушным охлаждением малой и средней мощности, таких как БПЛА, вилочных погрузчиков и двухколесных транспортных средств, расширение рынка закрытых топливных элементов с воздушным охлаждением только началось. Смогут ли они завоевать большую долю рынка, используя свои преимущества, пока неясно. С точки зрения будущих тенденций развития технологий, дальнейшие исследования в области закрытых батарей с воздушным охлаждением должны быть сосредоточены на минимизации вспомогательных систем для снижения сложности, паразитной нагрузки и занимаемой площади всей системы, а также на обеспечении управления и контроля системы для достижения оптимальной производительности.