“零排放”的清潔能源：氫燃料電池

　　氫燃料電池是氫能利用的一種重要形式，具有充氫速度快、排放無污染等特點(diǎn)。氫燃料電池可以作為汽車動(dòng)力，能量轉(zhuǎn)化效率超過60%。

　　氫燃料電池簡(jiǎn)介

　　氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，具有無污染、噪聲低、高效率等特點(diǎn)。

　　氫燃料電池從一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，由燃料電池電堆，燃料供應(yīng)子系統(tǒng)、氧化劑供應(yīng)子系統(tǒng)、水熱管理子系統(tǒng)及電管理與控制子系統(tǒng)組成，主要系統(tǒng)部件由空壓機(jī)、增濕器、氫循環(huán)泵、氫瓶組成，這些子系統(tǒng)與燃料電池電堆組成了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。

　　氫燃料電池工作原理是氫氣通過燃料電池的正極當(dāng)中的催化劑(鉑)分解成電子和氫離子(質(zhì)子)。其中質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(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外電路流向負(fù)極產(chǎn)生電能。

　　氫燃料電池與傳統(tǒng)鋰電池的區(qū)別在于氫燃料電池嚴(yán)格地說是一種儲(chǔ)能裝置，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。由于其高效率、零排放的特性，氫燃料電池汽車一定會(huì)步入人類交通運(yùn)輸發(fā)展史的快車道。

　　氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

　　氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上游包含儲(chǔ)氫罐、膜電極和極板等電池元件，其中由催化劑、質(zhì)子膜和擴(kuò)散層組成的膜電極是燃料電池的核心技術(shù)所在；中游包括發(fā)電系統(tǒng)和電堆模塊的集成；下游是在車輛、加氫站、家用、軍事為主各種發(fā)電裝置、運(yùn)輸設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用，在氫燃料電池汽車領(lǐng)域，目前投入市場(chǎng)使用的有乘用車、公交車和叉車等。

　　氫燃料電池的發(fā)展前景

　　中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)模化示范的新階段，未來車用市場(chǎng)仍然是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要突破口。氫能源汽車具有良好的環(huán)境相容性、能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音小、續(xù)航里程長(zhǎng)、加注燃料時(shí)間短、無需充電等特點(diǎn)，被視為很有前景的清潔能源汽車。

　　然而，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)目前還存在一定的問題，如成本太高。所以，如何快速降低成本，也尤為重要。此外，燃料電池的增長(zhǎng)速度受到氫能供應(yīng)能力的制約，目前也沒有足夠的氫能可供車輛使用。這些因素在一定程度上限制了氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍然有很長(zhǎng)的路要走。

　　中國科協(xié)科普部

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