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    1. 與你一起了解什么是燃料電池

      2018-05-21

           根據2018年5月1日實施的《GB/T 19596-2017 電動汽車術語》分類,電動動汽車分為三類,分別是純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車。目前,全球能源緊缺和環境污染問題日益嚴重,氫能和燃料電池是未來重要發展方向和趨勢,燃料電池汽車也被認為是未來新能源汽車的終極選擇。今天,電動汽車資源網就帶大家一起來了解一下燃料電池。

          什么是燃料電池?

          燃料電池,是一種將燃料所擁有的化學能直接地轉換成電能的化學裝置,其又被稱作電化學發電器,其主要由電極、電解質隔膜和集電器組成。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。從節約能源和保護生態環境的角度來看,燃料電池是最有發展前途的發電技術。

          燃料電池的發電原理

          燃料電池是一種能量轉化裝置,它按照電化學原理,即原電池工作原理,等溫的把儲存在燃料和氧化劑里的化學能直接轉化成電能,所以實際上過程是氧化還原反應。在運行時,外部供給電池的氫在燃料極放出電子變成氫離子,氫離子通過電解質后轉向空氣極,而電子則通過外電路到達空氣極。在空氣極,由外部供給電池的氧,與氫離子和電子產生反應生成水。電能則由外電路進行輸出。燃料電池和普通的干電池都是將化學能轉換成電能的裝置,但是兩者有一個很大的不同點,即封存在干電池中參與化學反應的物質最終會消耗殆盡,反應停止,就不能再輸出電能;但是對燃料電池來說,只要能不斷地給它提供燃料氣體和氧化劑,化學反應就能一直進行下去,從而不停地輸出電能。

          燃料電池的優勢

          1.對環境的污染小

          燃料電池之所以會被認為是未來新能源汽車的終極選擇,很大的一個原因就是燃料電池對環境的污染小。燃料電池電動汽車在本質上是一種零排放汽車,燃料電池沒有燃燒過程,若以純氫作燃料,通過電化學的方法,將氫和氧結合,只會產生水。采用其他富氫有機化合物用車載重整器制氫作為燃料電池的燃料,生成物除水之外還可能有少量的二氧化碳,但其排放量遠少于內燃機,且沒有其他污染排放,如氧化氮、氧化硫等等,接近零排放。與傳統汽車相比既減少了機油泄漏帶來的污染,又降低了溫室氣體的排放,所以燃料電池堆環境的污染很小。

          2.能量轉換率高

          燃料電池沒有活塞或渦輪等機械部件及中間環節,因此不會受到卡諾循環的限制,它在運行時把化學能直接轉換為電能,所以相比內燃機的燃燒作用不會產生大量廢氣與廢熱,能量轉化效率目前能達到約40%~60%,而內燃機的轉換效率只有10~20%左右。能量轉換率高,就可以節省許多的能源。

          3.可使用的燃料范圍廣

          燃料電池可使用的燃料范圍非常廣泛,含有氫原子的能源都可以用作燃料電池的燃料。氫可以通過水分解來獲得,也可以通過其他的可再生能源來獲得,如天然氣、丙烷、煤炭、沼氣、甲醇等等。可使用的燃料范圍廣,能源多樣性就強,這樣可以降低對現有主要能源石油的依賴性,優化能源結構,緩解能源緊張的問題。

          4.安全性相對較高

          燃料電池在工作過程中,電池溫度不會超過100℃,如果加上冷卻措施,溫度還會更低,此外燃料電池的外殼如果破裂,也不會產生爆炸,只會有燃燒反應,相對其他電池來說安全性更高。

          5.穩定性強

          燃料電池不管是高于其額定功率運行還是低于其額定功率運行,它都能穩定承受,并且效率變化不大。除此之外,它還能夠在短時過載能力可以達到額定功率的200%且仍能穩定運行,非常適用于汽車的加速、爬坡等情況。

          6.運行時噪音低

          燃料電池的結構非常簡單,除了空氣壓縮機和冷卻系統以外沒有其他的運動零部件,因此在運行的時候噪音非常低。

          燃料電池的劣勢

          1.電池生產成本高

          燃料電池本身結構簡單,擁有的零部件不多,但是目前最常見的質子交換膜燃料電池需要用到的鉑金屬,鉑金屬資源稀缺,價格高昂,也因此導致燃料電池的生產成本升高。

          2.燃料制取成本高

          目前燃料電池多數還是以氫能源為主,而氫氣的制取目前還是以電解水為主,這就需要消耗電力來獲得氫氣,導致制取成本高。

          3.燃料儲存難度高

          氫氣作為目前燃料電池的主要燃料,在儲存和運輸時,需要高壓、密封,保證不能泄漏,這就對儲存技術提出了很高的要求。

          4.配套基礎設施不足

          雖然燃料電池目前正在慢慢普及,但是其配套的基礎設施卻沒有跟上,電動汽車資源網了解到,截止至2018年2月,我國已建成及在建的加氫站有31座,但運營中的卻只有12座,這是遠遠不夠的。


      (來源:電動汽車資源網 黃誠)









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