澎湃心脏，氢风涌动，海亿新能阴极闭式风冷电堆助力打造氢能应用新生态

氢风之下，赛道火热。

据国家能源局数据，今年上半年，我国氢能领域投资保持高速增长态势，同比增速超过160%。风冷电堆凭借“轻量化、高功率、低成本、适配广泛”等技术优势，成为消费级氢能应用的重要力量。

风冷电堆是燃料电池风冷系统的“心脏”，如何让这个心脏保持健康澎湃的状态，拥有长久使用寿命？这对于推动风冷电堆更大规模市场发展，具有重要意义。

风冷电堆在氢能两轮车场景的应用

目前，业界在催化剂、质子交换膜等材料方面研究取得突破，但要实现电堆大规模商业化应用，难点在于“电堆热管理设计、双极板流场优化以及电堆组装工艺”。

具体来说，如何使膜电极（MEA）保持良好润湿状态，如何让气体（氢气与氧气）流动更高效，如何保证数百片单电池的电压保持一致性良好？非常考验电堆的设计与制造能力。

海亿新能团队围绕风冷电堆展开核心技术研发，开发了HY-FCAS系列阴极闭式风冷电堆，适应快速发展的氢能应用需求。

海亿新能风冷电堆应用案例

“水-热”平衡耦合

风冷电堆不同于水冷电堆，它所面临的运行环境更为复杂严峻，易受温度、湿度、气压等环境条件影响。电堆阳极侧供应氢气，阴极侧通过风扇（开式）或微型鼓风机（闭式）将空气送入流道。

风量过大会导致膜过干，影响燃料电池性能，风量过小又会导致散热不足。如何控制阴极过量空气系数，是电堆热管理设计的一大难题。

海亿新能风冷电堆实测数据

海亿新能团队一方面采用定制化膜电极，选用高活性铂（Pt）催化剂，保证电化学反应速率，通过合理设计膜电极碳纸亲水/疏水配比，改善水分布，提升膜电极性能及寿命。

另一方面，通过设计“独立散热通道+调速温控风扇”的模式，确保电堆处于高效工作的温区环境，并选用高灵敏度NTC3950B10K温度传感器，根据不同运行工况动态控制冷却气量，实现精准控温，并通过增大电堆与环境的温度差，实现更出色的对流散热。

此外，通过将风冷电堆进氢压力设定50kPa±10%，动态调节鼓风机转速，实现压差稳定，降低氢气泄漏风险。既满足不同类型燃料电池系统集成需求，又有利于风冷电堆内部液态水及时排除，防止电堆“堵水”，达到良好的“水-热”平衡效果。

海亿新能风冷电堆样品

电化学流场设计

双极板承担热量传递、液态水和反应物的分配输运，风冷电堆在运行过程中，入口空气、双极板和膜电极之间的气体流动区间存在显著的温度梯度，流场设计对电堆运行条件呈高度敏感性。

换言之，流场设计的核心就是要解决“气体怎么走、热量怎么散、水分怎么排”，流速、压力、组分、温度等多物理场相互作用，构成了双极板的性能表现。这就像是一个复杂的水利工程，每个环节都需要精心设计，才能达到最佳效果。

海亿新能工程师通过全流道CFD仿真优化设计，构建多物理场耦合模型，合理控制氢气与氧气在流道内的压降损失，进一步优化流道的槽宽、脊宽、槽深。

并结合电堆风扇热管理设计，在满足散热需求下优化不同空气计量比。实现“气-水-热-电”全局高效协同，获得优异的PEM电流密度分布。

高品质装配工艺

膜电极材料、热管理设计与流场优化提升了风冷电堆的“内力”，而堆叠装配工艺则是风冷电堆的“外功”，如同武林高手须具备“内外兼修”。

在电堆装配过程中，螺丝分布、夹紧力、端板材料、膜电极表面压力分布、螺栓扭矩等参数，都会对电压一致性产生影响，力度不均会造成物理性损伤。

因此，加强风冷电堆装配工艺质量，可以进一步提升单片电压分布均匀性，更好地发挥电堆性能。

海亿新能风冷电堆单片电压一致性测试

海亿新能电堆产线由多轴机器人、视觉定位点胶机、多温区隧道炉、伺服丝杠压机、AGV小车等自动化设备组成，确保电堆密封严格、受压均衡、尺度如一。

电堆全生产过程与MES系统连接，实时质量监督与全生命周期可溯源，并通过ISO9001和IATF16949 国际质量管理体系认证，为用户提供车规级品质，满足多样化电堆系统集成需求。

风冷电堆 - 点胶工艺

海亿新能HY-FCAS系列阴极闭式风冷电堆有效隔绝外界污染物，可适应极寒、高原、沙尘等复杂环境条件，电堆使用寿命可达6000~12000h，满足共享单车、无人机、机器人、观光车、叉车、通信基站备用电源等场景的长时间应用需求。

随着氢能、低空经济、具身智能、第六代移动通信（6G）等未来产业不断发展，风冷电堆有望迎来更大规模的市场应用。