質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池由通過半透膜彼此隔開的電極組成。大量串聯(lián)布置的這些電極膜單元形成燃料動力鋰電池堆。

在運(yùn)行期間，燃料動力鋰電池核心組件對進(jìn)氣中存在的顆粒、有害氣體和水非常敏感。同時質(zhì)子交換膜在工作中又要空氣中保持充分的相對濕度，以確保它不會太干。為了確保燃料動力鋰電池堆無故障運(yùn)行和系統(tǒng)的使用壽命，顆粒的過濾和有害氣體的吸附以及有效的水分離非常重要。

據(jù)曼胡默爾透露，公司現(xiàn)已開發(fā)出用于燃料動力鋰電池陰極通道并確保供應(yīng)有效干凈空氣的創(chuàng)新型進(jìn)氣系統(tǒng)。

資料顯示，曼胡默爾集團(tuán)于1941年建于德國南部的路德維希堡，毗鄰斯圖加特。曼胡默爾集團(tuán)致力于為國際汽車行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)開發(fā)和供應(yīng)原廠配套設(shè)備。在汽車行業(yè)，曼胡默爾的產(chǎn)品包括多功能塑料空氣過濾系統(tǒng)、進(jìn)氣歧管系統(tǒng)、液體過濾系統(tǒng)、空調(diào)濾清器和氣缸蓋罩以及用于車輛售后服務(wù)和維修的濾芯。

曼胡默爾集團(tuán)作為擁有約80年過濾技術(shù)相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗的汽車零部件公司，在燃料動力鋰電池領(lǐng)域相關(guān)零部件已有多年開發(fā)相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗。

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針對陰極空濾凈化系統(tǒng)的研發(fā)，曼胡默爾集團(tuán)早在十多年前已經(jīng)開始：2008年，開始開發(fā)適用于輔助動力裝置的陰極空濾并在2009年進(jìn)行首批樣品供應(yīng)；2010年，在微型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備上供應(yīng)陰極空濾進(jìn)行測試并于2012年成功中標(biāo)此項目；2013年，PROTECT+air系列陰極空濾成功中標(biāo)德國F-Cell項目；2014年，開發(fā)適用于SOFC輔助動力裝置的陰極空濾；2016年，開發(fā)星形打折結(jié)構(gòu)陰極空濾中標(biāo)燃料動力鋰電池叉車項目；2017年，推出了氨氣吸附增強(qiáng)的過濾材料；2019年，推出新一代車用級ENTARONFC系列陰極空濾系統(tǒng)。

今年一月，曼胡默爾官微透露，公司已加入國際氫能委員會HydrogenCouncil。國際氫能委員會于2017年初在達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇上成立，是首個推動氫技術(shù)在全球能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮用途的由全球領(lǐng)先公司首席執(zhí)行官組成的倡議組織。目前的成員是80多家領(lǐng)先的能源、運(yùn)輸及工業(yè)公司。該理事會與政府決策者，國際當(dāng)局和公眾一道，旨在建立將氫能作為解決方法，以促進(jìn)退出化石燃料和核能，并實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)。

下文將著重介紹陰極側(cè)進(jìn)氣系統(tǒng)的重要功能及曼胡默爾給出的產(chǎn)品技術(shù)方法。

第一步：清潔空氣

吸入的環(huán)境空氣通過帶有空氣分離器的臟空氣管道被引導(dǎo)到整個系統(tǒng)的核心部件陰極空氣濾清器。顆粒過濾層將進(jìn)氣中的顆粒物質(zhì)分離。過濾器濾芯的專用活性炭層吸收有害氣體，例如二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOx）和氨（NH3），因此可以保護(hù)催化劑免受污染和降解。

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陰極空氣凈化系統(tǒng)

在干凈空氣側(cè)，空氣流量傳感器測量進(jìn)入系統(tǒng)的空氣量。該信息被用于計算氧氣與氫氣的精確比例，以確保最佳運(yùn)行和燃料動力鋰電池堆的效率。集成在干凈空氣管道中的諧振器可減輕令人不快的流動噪聲，同時管道中的波紋管可供應(yīng)必要的運(yùn)動補(bǔ)償。

寬頻消音器

第二步：完美濕度

干凈的空氣會通過壓縮機(jī)將足夠的空氣引導(dǎo)至燃料動力鋰電池。這一過程導(dǎo)致氣體溫度升高，在進(jìn)入燃料動力鋰電池堆之前，通過位于壓縮機(jī)下游的冷卻器降低增壓空氣溫度。

為了使燃料動力鋰電池運(yùn)行最佳，進(jìn)氣必須有充分的濕度。假如進(jìn)氣太干，將對燃料動力鋰電池堆中質(zhì)子交換膜的電導(dǎo)率出現(xiàn)負(fù)面影響。因此，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，加濕器會將來自陰極排氣過程的水添加到進(jìn)氣中來新增進(jìn)氣濕度。在加濕的過程中可能會形成水滴，陰極水分離器將這些水滴分離出來實現(xiàn)對燃料動力鋰電池堆的保護(hù)。

加濕器

陰極水分離器

燃料動力鋰電池堆上游的進(jìn)氣控制閥門調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，以確保實現(xiàn)理想的電化學(xué)反應(yīng)。介質(zhì)分配模塊中的顆粒過濾器（燃料動力鋰電池堆的法蘭）還供應(yīng)了額外的保護(hù)，以防止來自制造和組裝過程的顆粒進(jìn)入燃料動力鋰電池堆。

第三步：冷卻液過濾

燃料電堆反應(yīng)出現(xiàn)的水由排氣管引導(dǎo)回到加濕器。在加濕器中濕度通過氣密的平板薄膜傳遞到進(jìn)氣中。多余的水通過水分離器去除，以保護(hù)渦輪機(jī)免受水的沖擊造成損壞。排氣渦輪機(jī)用于利用系統(tǒng)中的動能來提高整體的效率。在將空氣引出排氣管之前，消聲器可消除超出目標(biāo)存在的噪音。

除了進(jìn)氣系統(tǒng)外，曼胡默爾還將過濾專業(yè)知識應(yīng)用于冷卻回路。氫和氧在燃料動力鋰電池中的反應(yīng)出現(xiàn)的熱量并通過冷卻回來進(jìn)行散熱。冷卻液顆粒過濾器將冷卻液回路中有害顆粒分離出來進(jìn)行泵的保護(hù)。位于冷卻液旁通支路中的離子交換過濾器可將陰陽離子從系統(tǒng)中置換出來從而確保冷卻液電導(dǎo)率保持在允許的極限以下。

冷卻液顆粒過濾器

去離子器

據(jù)了解，曼胡默爾利用專業(yè)的仿真知識以及豐富廣泛的設(shè)計專業(yè)知識來開發(fā)燃料動力鋰電池陰極通道的進(jìn)氣系統(tǒng)，實現(xiàn)單個供應(yīng)商供應(yīng)完整集成的系統(tǒng)。其不僅實現(xiàn)了各個組件的靈活完美匹配，還極大降低了部件間接口和簡化了安裝工藝，并確保燃料動力鋰電池在整個使用壽命內(nèi)的性能。