什么是氫燃料電池

氫燃料電池汽車(chē)示意圖

燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它將燃料的電化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。它類(lèi)似于電池一樣也是電化學(xué)發(fā)電裝置，因此被稱(chēng)為燃料電池。對(duì)應(yīng)的采用氫氣作為燃料的燃料電池就是氫燃料電池。它可以理解為水電解成氫氣和氧氣的逆反應(yīng)。因此反應(yīng)過(guò)程既清潔，又高效。因?yàn)樗皇軅鹘y(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用卡諾循環(huán)42%左右的熱效率限制，氫燃料電池的效率可輕松達(dá)到60%以上。

氫燃料電池工作原理

氫燃料電池工作原理是氫氣通過(guò)燃料電池正極當(dāng)中的催化劑（鉑）分解成電子和氫離子（質(zhì)子）。其中質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜（Proton Exchange Membrane）到達(dá)負(fù)極和氧氣反應(yīng)變成水和熱量。對(duì)應(yīng)的電子則從正極通過(guò)外電路流向負(fù)極產(chǎn)生電能。

氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)

氫燃料電池汽車(chē)系統(tǒng)組成

1、相比起傳統(tǒng)石化燃料，氫燃料電池是采用電化學(xué)反應(yīng)，在提供能量的時(shí)候，只會(huì)產(chǎn)生水和熱。而傳統(tǒng)的石化燃料會(huì)產(chǎn)生各種有毒有害的氣體和粉塵，是污染壞境的一大利器。

2、相比起其它傳統(tǒng)的電池來(lái)說(shuō)，氫燃料電池是一種發(fā)電裝置，傳統(tǒng)的電池只具備了儲(chǔ)存電能的功能。氫燃料電池像發(fā)電機(jī)一樣，直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，在便利性上比起傳統(tǒng)電池要好得多。

3、氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率高，普通燃燒所產(chǎn)生的的能量轉(zhuǎn)換只有30%多，而氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率達(dá)到了驚人的80%。損耗更少的資源得到更多的能量，那肯定是氫燃料電池比較劃算了。

為何我國(guó)發(fā)展較緩慢

氫燃料電池關(guān)鍵部件

1、氫氣不像氮?dú)夂脱鯕馐强諝庵械淖钪饕M成因素，想得到氫氣可以通過(guò)電解水，但這可是個(gè)不太經(jīng)濟(jì)的方法，能量損失極大！你想，先從電解水開(kāi)始，耗費(fèi)電能，產(chǎn)生氫氣，氫氣再發(fā)電過(guò)程中還會(huì)有能量損失；電解水的電現(xiàn)在也是以煤電為主吧，燒煤發(fā)電也會(huì)有能量損失。

2、在氫燃料電池發(fā)電的過(guò)程中會(huì)用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結(jié)婚買(mǎi)戒指那個(gè)比24K金更貴的那個(gè)鉑，它少啊，它貴啊，那么大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，這個(gè)鉑就是瓶頸，完全沒(méi)有規(guī)?；蟪杀緶p少的效應(yīng)，反而需求越多越貴，這可怎么辦好？

3、有人說(shuō)帶著氫氣瓶就像帶個(gè)氫彈，到底這個(gè)氫氣瓶會(huì)不會(huì)爆炸??？氫氣是最輕的氣體，它的擴(kuò)散性極強(qiáng)，氫的擴(kuò)散系數(shù)比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以證明氫比汽油安全是有根據(jù)的。所以少量的氫氣泄漏，可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小，易向上逃逸，這使得事故時(shí)氫氣的影響范圍要小得多。

4、燃料電池汽車(chē)的主要問(wèn)題是，制造驅(qū)動(dòng)它們的氫氣燃料要消耗比普通電動(dòng)汽車(chē)更多的能源。污染也是個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題。除了甲烷轉(zhuǎn)化，獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過(guò)電解。但坦白講，這一過(guò)程中消耗的電可以更好地用在普通電動(dòng)汽車(chē)上。

總結(jié)一下，對(duì)于氫燃料電池的商用來(lái)說(shuō)，最大的挑戰(zhàn)之一就是成本控制。燃料電池汽車(chē)目前的成本是普通汽車(chē)的5倍左右。其核心部件被稱(chēng)為質(zhì)子交換膜。它能夠?qū)錃庵械碾娮臃蛛x成為質(zhì)子，進(jìn)而從正極交換至負(fù)極和氧氣進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生水和熱。相應(yīng)的，質(zhì)子交換膜的核心就是催化劑鉑。而鉑是一種貴金屬，也就是通常婚戒的材料鉑金。為了推動(dòng)大規(guī)模商用，一方面必須減少催化劑的用量，另一方面是尋求低成本的替代材料。所以這也是為什么氫燃料電池在我國(guó)發(fā)展并不迅速的原因。

來(lái)源：新浪汽車(chē)