【据航空周刊网站2022年2月22日报道】飞机燃料电池开发商HyPoint在英国桑威奇设立了一家研发和生产基地，预计到2028年，年产能将达到1GW，届时可满足ZeroAvia、Piasecki和空客公司600架飞机系统的有条件预订。

氢燃料电池中，阳极和阴极之间有一层质子交换膜（PEM），氢气被供应到阳极，空气被供应到阴极。在阳极，催化剂将氢分离成质子和电子，其中质子通过交换膜迁移到阴极，而电子则流过外部电路用于发电。在阴极，氢质子和电子与氧结合产生水和热。

使用低温PEM技术的汽车燃料电池足以在飞机上进行初始应用，但为了增加功率、减轻重量和生产专门用于飞机应用的高比功率燃料电池，这家总部位于美国的初创公司正在开发一种涡轮风冷高温燃料电池系统，该系统可提供比传统液冷低温燃料电池更高的功率密度。该系统的核心是燃料电池堆。高温质子交换膜（HTPEM）由巴斯夫公司提供（去年10月份，HyPoint与巴斯夫合作，使用其聚苯并咪唑（耐高温材料）HTPEM技术开发用于飞机应用的燃料电池）。该交换膜和磷酸电解质处于催化剂层之间，一侧是阳极，另一侧是阴极，气体扩散层位于催化剂层之外，以促进氢和氧的传输及水的去除。这些元器件共同构成了膜电极组件（MEA）。多个膜电极组件组合起来形成堆栈，堆栈中的每个电池单元都处在轻质铝双极板之间，这些板具有通道，均匀分布氢和空气，排除热量，并防止气体和冷却剂的泄漏。

HyPoint首席技术官Sergei Panov表示：“双极板对PEM燃料电池的体积、重量和成本有很大影响，HyPoint是第一个提供商业上可行的铝双极板的公司。”铝提供高导热性并有助于保持燃料电池内部的温度分布均匀，但易受腐蚀并且在运行中会被PEM中的磷酸破坏，因此必须对材料进行涂层处理。HyPoint开发了一种双层涂层，内层提供了从铝到外层的良好电接触，外层提供低表面电阻，可与金涂层相媲美，并且还提供针对热磷酸的腐蚀保护。Panov 表示，在燃料电池堆运行的温度下，腐蚀电流甚至低于石墨，石墨是众所周知的最惰性的材料之一，公司计划在2022年准备好这种涂层的制造，目标是寿命超过5000小时。

传统的低温PEM燃料电池在80℃下运行并产生热量，这些热量采用重量极大的液体冷却系统去除。而HTPEM燃料电池的工作温度为180℃，允许使用风扇驱动冷却系统。高温燃料电池也不需要进行湿度控制，因为交换膜可以干燥运行。而且由于废气温度为180℃，因此不存在冷凝问题，所以整个系统的重量得以减轻。HyPoint公司项目经理Dietmar Trees表示，为了最大限度地提高效率并实现高海拔运行，该系统使用涡轮压缩机向燃料电池输送更多氧气，还有一个涡轮膨胀机来回收在压缩空气时投入的能量。比功率（4kW/kg）比传统燃料电池高出3倍以上，与锂电池相比，续航时间延长3倍以上。

该公司表示，燃料电池生产的主要挑战之一是堆栈的压缩和密封。压缩过多会导致电气短路，压缩不足会导致性能下降。HyPoint的燃料电池在每个电池组中都有超过40m（131 ft.）的垫片，这些垫片必须在-50℃到180℃的高振动环境中密封250kPa（36 psi）的氢气和空气。

HyPoint正准备测试20kW单电源模块，该模块将成为氢电飞机推进系统的核心构建模块。并已开始与客户和监管机构合作，对其燃料电池系统进行认证，计划在2025年之前获得FAA认证。

编译｜程文旺

审核｜田涛