各项技术都有大突破？燃料电池发展趋势日渐明朗
来源：宝鄂实业
2019-04-06 18:05
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氢气的提纯：碳氢膜技术替代现有成本高昂的冷却技术
在氢气制备过程中不可避免会带有杂质，氢气中带有杂质就带来了安全隐患，容易发生爆炸。因此，在制备过程中还需要用物理或化学方法除去氢气中杂质。氢气提纯技术主要包括：冷却分离、膜分离、变压吸附、金属氢化物法和分子筛等。当前的氢提纯技术主要采用冷却分离技术，但因其成本较高，也限制了氢利用的商业化。
美国正在开发一种碳氢膜分离系统，可以应用在大规模煤制气联合系统中用于分离氢气和二氧化碳，可替代成本高昂的冷却技术。
3.氢的储运和加注：国外已有成熟技术应用
常见的运输方式有液化汽车运输、高压气体汽车运输和管道运输（方法一、二、三），目前各国正在研发氢载体方式运输氢（方法四），我国的富瑞特装已经在有机物储氢技术上取得阶段性成果。同时，采用各种基本运输方式的组合运输形式。
氢的加注和天然气加注方式比较相似，气态氢直接加注，液态氢经过气化后在进行加注。
氢的存储技要求高效、安全、便捷、低成本，主要技术指标有容量、加注便捷性、耐久性。物理存储氢（压缩气体、低温液体容器）技术是当前最成熟的存储技术。未来能够够使汽车商业化，主要集中在规模效应和新技术降低碳纤维成本之上。另外在研双向可逆的金属氢化物存储技术也在研发之中。
4.燃料电池系统：规模化、新技术降本路线清晰
燃料电池系统是燃料电动车的核心，一般由电池堆、燃料处理器、空气压缩机和组成增湿器（丰田已经省去）组成。
燃料电池堆由电池和端极组成，其中电池单元是核心。单个电池单元产生的电压小于1V，一个电池堆需要多个电池单元连接起来，具体数量取决于电池的类型，电池的尺寸、温度、气体压力等因素。
PEMFC核心——电池单元，通常由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成。
质子交换膜（Polymerelectrolytemembrane）：是一种聚合物质薄膜，仅允许质子通过，厚度大约20微米，主要厂商有杜邦、WLGore、3M等。
催化剂层（Catalystlayers）：附着在交换膜的两侧，常见的催化剂层是在碳基载体上分布纳米级的铂金属颗粒，在负极侧，铂金使氢气分子分解为氢离子和电子，在正极铂金使氢离子和氧作用生成水，主要厂商有3M、JM、BASF等。
气体扩散层（Gasdiffusionlayers）：处于催化层的外侧，促进气体进入催化层，同时可以运离生成的水；常见的气体扩散层是部分由聚四氟乙烯覆盖的碳纤维纸，气体通过GDL的孔可实现快速扩散，同时可以调节水存留和释放量平衡，主要厂商有SGL、Toray、Ballad。
在氢气制备过程中不可避免会带有杂质，氢气中带有杂质就带来了安全隐患，容易发生爆炸。因此，在制备过程中还需要用物理或化学方法除去氢气中杂质。氢气提纯技术主要包括：冷却分离、膜分离、变压吸附、金属氢化物法和分子筛等。当前的氢提纯技术主要采用冷却分离技术，但因其成本较高，也限制了氢利用的商业化。
美国正在开发一种碳氢膜分离系统，可以应用在大规模煤制气联合系统中用于分离氢气和二氧化碳，可替代成本高昂的冷却技术。
3.氢的储运和加注：国外已有成熟技术应用
常见的运输方式有液化汽车运输、高压气体汽车运输和管道运输（方法一、二、三），目前各国正在研发氢载体方式运输氢（方法四），我国的富瑞特装已经在有机物储氢技术上取得阶段性成果。同时，采用各种基本运输方式的组合运输形式。
氢的加注和天然气加注方式比较相似，气态氢直接加注，液态氢经过气化后在进行加注。
氢的存储技要求高效、安全、便捷、低成本，主要技术指标有容量、加注便捷性、耐久性。物理存储氢（压缩气体、低温液体容器）技术是当前最成熟的存储技术。未来能够够使汽车商业化，主要集中在规模效应和新技术降低碳纤维成本之上。另外在研双向可逆的金属氢化物存储技术也在研发之中。
4.燃料电池系统：规模化、新技术降本路线清晰
燃料电池系统是燃料电动车的核心，一般由电池堆、燃料处理器、空气压缩机和组成增湿器（丰田已经省去）组成。
燃料电池堆由电池和端极组成，其中电池单元是核心。单个电池单元产生的电压小于1V，一个电池堆需要多个电池单元连接起来，具体数量取决于电池的类型，电池的尺寸、温度、气体压力等因素。
PEMFC核心——电池单元，通常由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成。
质子交换膜（Polymerelectrolytemembrane）：是一种聚合物质薄膜，仅允许质子通过，厚度大约20微米，主要厂商有杜邦、WLGore、3M等。
催化剂层（Catalystlayers）：附着在交换膜的两侧，常见的催化剂层是在碳基载体上分布纳米级的铂金属颗粒，在负极侧，铂金使氢气分子分解为氢离子和电子，在正极铂金使氢离子和氧作用生成水，主要厂商有3M、JM、BASF等。
气体扩散层（Gasdiffusionlayers）：处于催化层的外侧，促进气体进入催化层，同时可以运离生成的水；常见的气体扩散层是部分由聚四氟乙烯覆盖的碳纤维纸，气体通过GDL的孔可实现快速扩散，同时可以调节水存留和释放量平衡，主要厂商有SGL、Toray、Ballad。
