钜大LARGE | 点击量：950次 | 2019年04月03日
燃料电池时代来临，2000字带你突击燃料电池！
一、燃料电池介绍
燃料电池（FuelCell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池的概念是1839年GroveGR提出的,至今已有大约160年的历史。
具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。
利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种“发电机”。
二、燃料电池分类
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
燃料电池的种类相当多而且分类的方式也各有不同，常用的分类方式是按电解质性质不同加以区分，有碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)。五类燃料电池输出功率范围、发电效率、优缺点、应用领域都不尽相同。
质子交换膜燃料电池是目前主流的燃料电池。从燃料电池各类技术产品出货情况来看，2015年质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲烷燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池以及磷酸燃料电池出货量占比分别为89.11%、7.54%、3.07%、0.14%和0.14%。从出货系统容量占比情况来看，各类燃料电池出货容量占比分别为52.44%、18.40%、0.06%、22.05%和7.00%。可见质子交换膜燃料电池无论是电池数量还是发电容量上看都是主流的燃料电池技术。
三、燃料电池汽车发展
Marai与普通电动车相比在性能上有很大的优势。续航距离约700km，足够普通家庭日常使用一周以上，是普通电动车的四到五倍，并且随着行驶里程的加长，在系统成本上相对于普通电动车也将占优势。此外，加氢时间仅需3分钟，最低启动温度可在零下30度，行驶过程中不排放二氧化碳。
丰田原计划2015年在日本国内销售400辆、向海外出口300辆燃料电池汽车，主要销往美国和欧洲。Marai发售后，在日本订单超过3000辆，在美国约2000辆的订单，远超公司预期。为此丰田采取措施分阶段提供Marai的产能，到2016年产能增至2000辆，2017年增至3000辆，并计划2020年前全球范围内销售总量达到3万辆。
目前，储氢问题及加氢站数量不足成为燃料电池乘用车发展的阻碍。目前加氢站在北美、欧洲、日本、中国、韩国和澳大利亚虽有分布，但全球在运总数不足300座，加之加氢站建设的投资和周期较长，很难实现快速布局。目前各国政府大力支持积极推进加氢站建设，其中美洲增速最快，欧洲数量最多，亚洲也在积极布局中。
四、我国的氢燃料电池的发展
我国非常重视氢燃料电池产业的发展，《“十三五”战略性新兴产业发展规划》《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》《中国制造2025》都将氢燃料电池技术确定为重要的内容。在政策支持下，随着相关技术发展，氢燃料电池商业化进程加快，氢燃料电池相关产业迅速崛起。
最早的企业是上海神力科技和新源动力，分别成立于1998年、2001年，是目前中国氢燃料电池技术研发和产业化的领先者。从2001年开始，我国企业数量开始大幅度增加，2016至今不到2年，增长近75%，氢燃料电池相关行业已经进入了一个快速增长期。
江苏地区氢燃料电池企业最多，有51家，占全国近1/4，其次是上海、北京、广东、辽宁和浙江等地。总体来看，东部地区企业数量最多，发展最快。
国内氢燃料电池产业获得了快速发展，特别是在汽车领域发展迅速，带动了区域产业集群的形成，形成了京津冀、华东、华南（佛山-云浮）、华中（武汉）四个氢燃料电池产业集群，并围绕当地研发情况及工业基础形成了各自的产业配套及商业应用模式。
五、展望
全球范围内多个主流车企对氢燃料电池如此热衷，足以说明它的前景和影响力。就丰田在日本本土、美国等地大量普及加氢站看来，日系车企已经打定主意要走氢燃料电池这条路。同时，英国、荷兰等欧洲国家也表示将大力发展氢燃料电池汽车，英国更是计划在2030年前达到160万氢燃料电池车保有量，目标可见一斑。
此次人民日报着重提出要重点关注氢燃料电池汽车技术研究，显然是预示着我国也将在氢能源领域发力。不过就目前来看，我国的氢燃料电池研究似乎落后于日韩。不过，相信在后续政策的推动下，希望我国的氢燃料电池汽车也会得到不错的发展。国内也大力促进氢能产业基础设施的发展，而氢燃料电池汽车预计将在2020年示范应用，2030年大规模推广，2050年实现普及;商用车也有望成为氢燃料电池汽车产业化突破点。
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