详解氢燃料电池系统核心零部件及优点
来源：宝鄂实业
2019-08-14 12:09
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1、电堆(Galvanicpile)，分为水冷电堆和空冷电堆。一般空冷电堆用于小型化设备中，如上海攀业、江苏清能生产的空冷电堆，功率、体积较小。
2、膜电极(MembraneElectrodeAssemblies)，通常由气体扩散层、质子交换膜、催化剂通过热压工艺制成，是氢燃料电池技术的核心。目前我国的膜电极功率密度最高达到1.0W/cm2,与国际水平的1.8W/cm2，仍有差距。
3、催化剂(Fuel-cellcatalyzer)，具有加速电极交换界面电荷转移反应的催化作用，具有导电性好、耐腐蚀性、催化活性高的特点。铂(Pt)是氢燃料电池电堆中应用最多的催化剂，但铂很稀缺，价格高(193元/克)，低铂和非铂催化剂成为下一步催化剂研究开发的重点。
4、质子交换膜(ProtonExchangeMembrane)，是氢燃料电池的心脏，具有为电解质提供氢离子通道和隔离两极反应气体，防止它们直接产生作用的双重作用。其类型包括：全氟磺酸膜、非全氟化膜、无氟化膜和复合膜，其中全氟磺酸膜是主流，主要供应商是美国杜邦公司。
5、双极板(BipolarPlate)，是质子交换膜氢燃料电池的关键零部件，影响电池的性能和成本，是制约氢燃料电池产业化的瓶颈之一。其类型分为：金属双极板、石墨双极板、复合双极板。迄今使用最广发的是石墨双极板，但是他制备加工工艺复杂，成本较高，不适合批量生产。
6、氢燃料电池系统辅件，包括空压机、增湿器、氢循环系统、DC/DC(直流-直流电转换器)。目前空压机和DC/DC有国内产品，但加湿器、氢循环系统我国处于空白状态，全部依赖进口。
氢燃料电池的优势
1、洁净、安全的发电装置：从发电厂、工厂，以及汽车等排出的大量各种物质是造成大气污染和地球温暖化的主要原因。而燃料电池可以替代这些正在使用的锅炉和内燃机等。
2、多燃料系统：在地球上，氢绝大多数是以化合物的形式存在。比如：氢氧化合物(水)和碳氢化合物。可以作为燃料电池原料使用的碳氢化合物主要来源于天然气、液化气、石油和煤炭等化石燃料。可根据各种燃料电池的用途和条件选择使用最合适的燃料。
3、高效率的发电装置。
4、分散型的发电装置：规模最大的可以替代火力发电或核能发电，用于商业发电。不需要庞大的设备，不需要变送电系统;与核能相比，发生事故的危险性较小。可以建在大城市的近郊。规模稍小的可以建在住宅小区、办公楼、厂区甚至城市的中心地带。可以减少因长距离输送电力而产生的损耗。面向个人用途的超小型燃料电池可以作为笔记本电脑和移动便携电话的电源。
氢能源的特点
1、所有元素中氢重量最轻，在标准状态下，它的密度为0.0899g/L;在-252.7℃时，可以成为液体，若将压力增大到数十MPa，液氢就可以变成金属液;
2、所有气体中氢的导热性最好，比大多气体的导热性高出10倍，因此在能源工业中氢时极好的传热载体;
3、氢是自然界中最普遍的元素，据估计它构成宇宙质量的75%，出空气中含有氢气外，它主要以化合物的形式储存于水中，而水是地球上最广泛的物质，据推算，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的热量还大9000倍;
4、除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化石燃料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg,是汽油发热值的3倍;
5、氢燃料新能好、点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃料速度快;
6、氢本身无毒，与其它燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量的氮化氢外不会产生对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当的处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可以继续之氢，反复循环使用;
6、氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发电机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转化为固体氢用作结构材料，用氢代替煤和石油，不需要对现有技术装备在中大改造，现在的内燃机稍加改动即可使用;
7、氢可以以气态、液体或固态的金属氧化物出现，能适应储运及各种应用环境的不同要求。
有以上特点可知，氢能源与其他能源相比有很大的优势，有关专家表示，利用氢能，将成为解决未来人类能源危机的终极方案。面对全球能源枯竭的严重挑战，氢能正成为世界各国研究的重点之一。氢能之所以还没有被广泛利用，主要是因为氢能技术还面临着许多困难和挑战：一是氢能制取成本高。如果从水中直接提起氢，需要用电解技术，成本太高，在经济上不具备竞争性;二是氢气储存和运输，存在技术和安全障碍;三氢能利用需要配套的基础设施，这些设施都需要大量资金投入。尽管氢能利用受到经济和技术约束，但从长远趋势看，氢能最终将成为人类社会的主流能源之一。
