鉅大LARGE | 點擊量：793次 | 2022年10月19日
燃料動力電池主流應用領(lǐng)域梳理
質(zhì)子交換膜燃料電池的不同組成部分是雙極板、電極、催化劑、膜和有必要的硬件。用于燃料電池的不同部分的材料類型不同。雙極板可以不同類型的材料制造，如金屬、表面包覆的金屬、石墨、柔性石墨C–C復合，carbon–polymer復合材料等。膜電極元件（多邊環(huán)境協(xié)定MEA），被稱為心的質(zhì)子交換膜燃料和通常使夾在兩個催化劑涂層碳論文的質(zhì)子交換膜。貴金屬元素鉑或類似類型通常作為催化劑在PEMFC中使用。另外，電解液可以是一種高分子膜。
燃料電池技術(shù)中的術(shù)語：
陽極（Anode）：發(fā)生氧化（電子的損失）的電極。對于燃料電池和其他原電池，陽極是負極端子;而在電解池（其中電解發(fā)生時），陽極是正極端子。
水溶液（AqueousSolution）：水溶液指溶劑是水的溶液。由于水是自然界蘊含豐富的良好溶劑，因此在化學中常用到水溶液。
催化劑（Catalyst）：一種化學物質(zhì)，可以提高反應速度但不被消耗；在反應之后，它可能可以從反應混合物中恢復，在化學上保持不變。催化劑可以降低活化能所需能量，允許更快地或在較低的溫度進行的反應。在燃料電池、催化劑促進氧化劑和燃料的反應。通常是將極細的鉑粉涂到碳紙或布上。催化劑表面粗糙、多孔，因此鉑的表面面積可以最大化接觸到氫或氧。催化劑的鉑鍍在燃料電池中膜的表面。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
陰極：（Cathode）：發(fā)生還原（電子的獲得）的電極。對于燃料電池和其它原電池，陰極是正極端子;對于電解池（其中發(fā)生電解），陰極是負端。
電解質(zhì)（Electrolyte）：該物質(zhì)將帶電離子從一個電極傳導到另一個電極，位于燃料電池、電池或電解槽中。
燃料電池堆（FuelCellStack）：單獨燃料電池串聯(lián)，以增加電壓。
燃料電池應用領(lǐng)域
目前主流發(fā)展的應用產(chǎn)品，依據(jù)燃料電池發(fā)電量歸類，可分為定置型發(fā)電機、運輸工具、便攜式電源系統(tǒng)三大類。
定置型發(fā)電機
電力
固定燃料電池被用于商業(yè)、工業(yè)及住宅主要和備用電力。燃料電池能有效提供郊區(qū)電力，為分散式發(fā)電，如航天器、遠端氣象站、大型公園、通訊中心、農(nóng)村處，包括研究站和某些特種應用非常重要。運行簡單且輕量的氫-氧燃料電池系統(tǒng)，沒有重大的部件需要移動。由于燃料電池沒有移動部件，而且發(fā)電不涉及燃燒，在理想的情況他們可以實現(xiàn)起來，具99.9999%的可靠性。相當于六年產(chǎn)電運行其當中有不多于一分鐘的停機時間。因為燃料電池的電解槽系統(tǒng)本身，不存儲燃料，而是依賴于外部存儲單元，他們可以成功應用在大型能源存儲中，設(shè)置農(nóng)村地區(qū)是一個例子?，F(xiàn)時，可口可樂、谷歌、沃爾瑪、思科、宜家、雀巢、日產(chǎn)、金百利和更多國際企業(yè)安裝或轉(zhuǎn)了燃料電池，以抒緩他們的能源需求，可見燃料電池的發(fā)電效率及環(huán)保性在國際上得到認同。另有一個試點方案在華盛頓州的斯圖爾特島上操作，那里斯圖爾特島能源倡議建立了一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)：太陽能電池板電源電解槽使得氫存儲在200磅/平方英寸（1,400kPa）壓力的500美制加侖（1,900L）儲存搭中，并運行ReliOn燃料電池來提供離網(wǎng)住宅的全電動后備。而在紐約州亨普斯特德，有另一個封閉的系統(tǒng)循環(huán)2011年底公布發(fā)展。
熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）
熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）燃料電池系統(tǒng)，包括微型熱電聯(lián)產(chǎn)（MicroCHP）系統(tǒng)的使用，為家庭，辦公樓和工廠同時產(chǎn)生電能和熱能（見家用燃料電池）。系統(tǒng)生成恒定電力（出售把沒有被消耗的多余的電力返回到電網(wǎng)），并在同一時間從余熱中產(chǎn)生熱空氣和熱水。MicroCHP通常小于5KWe給家用燃料電池或小型企業(yè)。
運輸工具
燃料電池車（FCEVs）
一部燃料電池車的部件配置
豐田汽車的ToyotaFCVPEMFC燃料電池汽車
在2013年之前沒有可供商業(yè)銷售的燃料電池車，自2009年以來已發(fā)布超過了20類型的燃料電池汽車（FCEVs）的原型和示范車。示范車型包括本田的FCXClarity，豐田的FCHV-ADV，梅賽德斯-奔馳的F-CELL。在2011年6月的示范FCEVs行駛超過了4,800,000公里（3,000,000英里）的里程，重新加注燃料超過27,000次。示范燃料電池車已經(jīng)能夠“在重新加燃料之間的續(xù)駛里程超過400公里（250英里）”。它們可以在小于5分鐘的時間內(nèi)完成重新加燃料。
2014年，韓國現(xiàn)代汽車開始在加州以租賃方式提供燃料電池車Hyundaiix35FCEV，一般消費者購買則要到2015年10月豐田Mirai從美國上市，到2016年6月時已經(jīng)在美國、英國、丹麥、挪威、比利時等地販售。
盡管燃料電池車目前已上市，一些專家認為燃料電池汽車將永遠不會成為與其他技術(shù)相比具經(jīng)濟競爭力，或?qū)⑿枰獛资陙碜屗鼈冏兊糜欣蓤D。在2011年7月，通用汽車CEO和總裁DanielAkerson表示，盡管氫燃料電池車的成本正在下降：氫燃料電池汽車仍然是太貴了，它可能并不實際直到2020年以后，我不知道。
巴士
Mercedes-Benz（DaimlerAG）Citaro燃料電池巴士，在倫敦奧德維奇
在世界上今天有超過100部燃料電池巴士運行。大部分燃料電池巴士是由UTCPower,豐田（Toyota）,Ballard，Hydrogenics和ProtonMotor等公司生產(chǎn)。UTC巴士已經(jīng)積累了超過600,000英里（970,000千米）的行駛距離。燃料電池巴士比柴油和天然氣巴士的燃料經(jīng)濟性要高出39–141%。
燃料電池巴士已經(jīng)部署在世界各地：加拿大Whistler;美國舊金山;德國漢堡;中國上海;英國倫敦;巴西圣保羅;和其他地方。燃料電池巴士俱樂部是一個全球性的合作努力，在試驗的燃料電池公共汽車。有影響的項目包括：
12燃料電池巴士部署加州的Oakland和舊金山灣區(qū)。
在2007年一月，DaimlerAG，36部BallardPowerSystems的燃料電池巴士實驗巴士已經(jīng)成功完成了一個在11個城市的三年的試運行。
在加州的Thor巴士車隊使用了UTCPower燃料電池，由SunLineTransitAgency交通公司運行。
叉車（堆高機）
燃料電池為動力的叉車是燃料電池在工業(yè)應用內(nèi)最大的部門之一。用于材料搬運的大多數(shù)燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池提供動力，但也有一些直接甲醇燃料叉車進入市場。目前正在運營的燃料電池車隊有大量的公司，包括西斯科食品，聯(lián)邦快遞貨運，GENCO（Wegmans的，可口可樂，金佰利，和WholeFoods），和H-E-B雜貨店的。
摩托車和單車類
ElementOne燃料電池賽車
氫自行車，在中國上海
在2005年，英國的智能能源公司（IntelligentEnergy）生產(chǎn)的第一個氫氣運行摩托車ENV（中性排放車）。摩托車有足夠運行4小時的燃料，并且以80千米每小時（50英里每小時）的速度在市區(qū)行駛了100英里（160km）。在2004年本田利用本田燃料電池堆開發(fā)了一種燃料電池摩托車。還有其他幾個單車例子[66]和自行車例子[67]使用了氫氣燃料電池引擎。
在2007年中國上海，PearlhydrogenpowersourcetechnologyCo.,ltd公司展示了氫自行車，在第9屆中國國際燃油技術(shù)裝備和應用展示會。
飛機
由氫燃料電池驅(qū)動的FuelCellDemonstrator波音飛機
在2008年2月，波音公司的研究人員和在歐洲產(chǎn)業(yè)合作伙伴進行的飛行試驗，試飛了由燃料電池和輕型電池供電的載人飛機。這架所謂燃料電池演示者（FuelCellDemonstrator）飛機，使用了質(zhì)子交換膜（PEM）的燃料電池/鋰離子電池的混合動力系統(tǒng)的電動馬達，電動馬達被耦合到常規(guī)的螺旋槳。2003年，世界上第一個完全由燃料電池供電的螺旋槳驅(qū)動的飛機飛行。它的燃料電池是一個獨特的FlatStackTM的堆棧的設(shè)計，這允許所述燃料電池被集成在空氣動力學表面之下。
現(xiàn)在已經(jīng)有了幾個燃料電池為動力的無人飛行器（UAV）。在2007年，一個Horizen燃料電池的小型無人機，創(chuàng)下無人機飛行距離的記錄[70]。特種上特別感興趣這種應用，原因是它是低噪音，低散熱，可以飛到高海拔。2009年，美國海軍研究實驗室（NRL）的離子虎（IonTiger）利用氫為動力的燃料電池，飛行了23小時17分鐘。波音公司正在完成試驗的幽靈之眼（PhantomEye），具有高空長航時（HALE），可用于飛行在20,000米（65,000英尺）并有多達4天的時間進行研究和監(jiān)測。燃料電池也被用來提供飛機的輔助動力，以取代化石燃料發(fā)電機，和以前用于啟動發(fā)動機和飛機上電器的電力需求。燃料電池可以幫助飛機減少二氧化碳CO2和其他污染物的排放和噪音。
船只
世界上第一個燃料電池船HYDRA使用了堿性燃料電池（AFC）系統(tǒng)，用6.5-kw的輸出。冰島一直致力于到2015年將其龐大的捕魚船隊使用的燃料電池提供輔助動力，并最終提供船上的主要動力。阿姆斯特丹最近推出了其第一個燃料電池為動力的船，提供給市內(nèi)周圍觀賞著名的和美麗的運河的游客。目前在日月潭亦有燃料電池客船“希望之星號”，為燃料電池系統(tǒng)制造商“錫力科技”(YCsynergy)所設(shè)計之燃料電池與鋰電池混合動力系統(tǒng)，2014年11月15日正式完工并經(jīng)過下水測試，采用質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池技術(shù)，具備快速啟動、低溫工作(僅約80°C)、長壽命以及適合多次連續(xù)啟停操作等優(yōu)點。
特種
不依賴空氣推進（AIP）特種可以使用燃料電池為動力。
德國和意大利海軍的212型特種所使用的燃料電池可連續(xù)下潛幾星期而不需要浮出水面。U212A是一個非核動力的特種，由德國海軍造船廠Howaldtswerke船廠開發(fā)的。該系統(tǒng)由9個質(zhì)子交換膜燃料電池，每個可以提供30-kW和50-kW之間。特種的靜音給它探測其他特種的一個優(yōu)勢。
便攜式電源系統(tǒng)
使用燃料電池便攜電源系統(tǒng)可以在生活領(lǐng)域中使用（即電子產(chǎn)品，露營車，小木屋，海上），在工業(yè)領(lǐng)域中（即為偏遠地區(qū)提供電力，包括氣/油井場，通信塔，安全，氣象站等）使用，和在特種領(lǐng)域中使用。
