鉅大LARGE | 點擊量：3685次 | 2019年04月09日
燃料電池對環(huán)境無污染,是通過電化學反應
氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。
無污染
燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學反應，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲能(蓄電池)方式--最典型的傳統(tǒng)后備電源方案。
燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。
如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風能發(fā)電等)，整個循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質排放的過程。
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%
無噪聲
燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。
高效率
燃料電池的發(fā)電效率可以達到50%以上，這是由燃料電池的轉換性質決定的，直接將化學能轉換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機械能(發(fā)電機)的中間變換。
20世紀60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應用于航天領域。往返于太空和地球之間的"阿波羅"飛船就工作示意圖安裝了這種體積小、容量大的裝置。
進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術，很快，氫燃料電池就被運用于發(fā)電和汽車。
大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶。
但由于各用電戶的負荷不同，電網(wǎng)有時呈現(xiàn)為高峰，有時則呈現(xiàn)為低谷，這就會導致停電或電壓不穩(wěn)。
另外，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機這些龐大的設備上，燃燒時還會消耗大量的能源和排放大量的有害物質。
而使用氫燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能量轉換率可達60%~80%，而且污染少、噪音小，裝置可大可小，非常靈活。
氫的化學特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。
某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會分解，并把所吸收的氫釋放出來，這就構成了一種良好的貯氫材料。
隨著制氫技術的發(fā)展，氫燃料電池離我們的生活越來越近。到那時，氫氣將像煤氣一樣通過管道被送入千家萬戶，每個用戶則采用金屬氫化物的貯罐將氫氣貯存起來，然后連接氫燃料電池，再接通各種用電設備。
它將為人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，減輕繁重的生活事務。但愿這種清潔方便的新型能源--氫燃料電池早日在人們日常生活中。
電堆由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。
單體電池是由將雙極板與膜電極(MEA-催化劑、質子交換膜、碳紙/碳布)組成。
若干單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。
1.雙極板
雙極板是由極板和流場組成。主要作用是氣體分配、集流、導熱和密封。
雙極板是電、熱的良導體，具有良好的機械性能，很好的阻氣性能，耐腐蝕性好等特點，其性能決定了燃料電池堆體積比功率和質量比功率。
雙極板材質主要是石墨或者合金。通常由石墨板材料制作，石墨雙極板厚度約2～3.7mm，經(jīng)銑床加工成具有一定形狀的導流流體槽及流體通道，其流道設計和加工工藝與電池性能密切相關。
2.質子交換膜
質子交換膜作為電解質，起到傳導質子，隔離反應氣體的作用。
在燃料電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經(jīng)過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成回路，向外界提供電流。
質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞也直接影響電池的使用壽命。
3.碳紙/碳布
氣體擴散層GDL通常由碳紙或者碳布組成，主要起到傳質，導電，傳熱，支持催化層，導水的作用。
4.催化劑
作為氫燃料電池反應關鍵，催化層是由催化劑和催化劑載體形成的薄層。催化劑主要采用Pt/C,Pt合金/C，載體材料主要是納米顆粒碳、碳納米管、碳須等。
對材料要求導電性好，載體耐蝕，催化活性大。
在原理上相當于水電解的“逆”裝置。
陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為傳遞H+的介質，只允許H+通過。工作時相當于一直流電源，陽極即電源負極，陰極即電源正極。
電堆工作時，氫氣和氧氣分別由進口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。
陽極（負極）：2H2→4H++4e-
陰極（正極）：O2+4H++4e-→2H2O
由于質子交換膜只能傳導質子，因此氫離子（即質子）可直接穿過質子交換膜到達陰極，而電子只能通過外電路才能到達陰極。當電子通過外電路流向陰極時就產(chǎn)生了直流電。
以陽極為參考時，陰極電位為1.23V。也即每一單電池的發(fā)電電壓理論上限為1.23V。接有負載時輸出電壓取決于輸出電流密度，通常在0.5～1V之間。將多個單電池層疊組合就能構成輸出電壓滿足實際負載需要的燃料電池堆(簡稱電堆)。
氫能源首次寫入政府工作報告讓這一行業(yè)成為大家關注的焦點。燃料電池發(fā)展將掀起一輪能源革命，氫將取代一部分石油成為能源體系中的重要一環(huán)，未來氫燃料電池市場規(guī)?？蛇_萬億級別。
其實早在兩會前，國內已有多家化工，能源，鋰電，汽車等企業(yè)在提前布局燃料電池產(chǎn)業(yè)，今天梳理一下鋰電行業(yè)跨界燃料電池的企業(yè)，據(jù)統(tǒng)計，包括寧德時代，比亞迪，雄韜股份，超威等超過14家鋰電企業(yè)正在向氫燃料電池跨界。
1.寧德時代
2018年3月，寧德時代發(fā)布首次公開發(fā)行股票并在創(chuàng)業(yè)板上市招股說明書，募資42億元用于新能源乘用車動力電池、新能源商用車動力電池、儲能電池、下一代電池研發(fā)等，包括全固態(tài)鋰電池、鋰金屬空氣電池、氫燃料電池等。
2018年6月，工信部發(fā)布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（2018年第6批）。其中搭載寧德時代燃料電池系統(tǒng)的宇通牌ZK6125FCEVG3燃料電池城市客車入選。該款車型的燃料電池系統(tǒng)額定功率30.5kW，峰值功率31kW，支持續(xù)航里程（等速法）110km（氫系統(tǒng)不工作），500km（氫系統(tǒng)工作）。
2.比亞迪
2018年5月比亞迪宣布與美國混合動力公司合作研發(fā)氫燃料電池客車，推翻了此前堅決研發(fā)鋰電池的決定。短短兩年時間，比亞迪就轉變發(fā)展思路，將燃料電池的研發(fā)提上日程。
3.雄韜股份
2017年雄韜股份發(fā)布燃料電池戰(zhàn)略規(guī)劃，將之視為公司未來發(fā)展重要方向。同年主要負責集團的氫能相關業(yè)務的子公司雄韜氫雄問世。
目前，已完成制氫、膜電極、催化劑、燃料電池電堆、燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)、整車運營、加氫站等氫能產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)布局，基本形成產(chǎn)業(yè)鏈，并相繼在武漢、大同投建投資115億元、30億元燃料電池產(chǎn)業(yè)園。
4.超威
2013年，超威邀請日本豐田中央研究所技術團隊成員展開燃料電池技術調研及基礎研究；2016年，超威攜手國家電網(wǎng)、上汽集團加入美國能源部和斯坦福大學的能源3.0項目平臺，接受相應燃料電池項目指導；2019年1月，超威與上海動力簽署燃料電池汽車聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，加速推進超威商用燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。
5.銀隆新能源
2017年1月，銀隆新能源與巴拉德簽訂初步設備銷售協(xié)議，計劃將燃料電池發(fā)動機集成到新的電池混合配置中提高能量密度和功率密度。
同年11月，時任銀隆新能源電池研究院副總工程師詹世英博士對外表示，銀隆新能源已開發(fā)出氫燃料電池＋鈦酸鋰總成原型車，續(xù)航里程超400km。
6.東旭光電
2017年3月，東旭光電作價30億元（發(fā)行股份及支付現(xiàn)金）購買上海輝懋持有的申龍客車100％股權，切入新能源領域。
2018年4月，申龍客車啟動燃料電池巴士量產(chǎn)；2019年1月，申龍客車氫燃料電池公交車中標張家口公交車輛采購項目，中標車型為11.5－12米氫燃料電池帶空調城市公交車，中標金額8856萬元，預計首批將簽訂30輛訂單，將服務于北京－張家口冬奧會。
7.尤夫股份
2017年尤夫股份以自有資金人民幣1.125億元，增資武漢眾宇。增資完成后尤夫股份持有武漢眾宇25％股權。
武漢眾宇主營燃料電池系統(tǒng)及氫能相關技術，申報并取得燃料電池相關專利16項，與東風揚子江汽車公司、東風特汽專用車公司等知名汽車廠商合作密切。
8.猛獅科技
2017年1月，猛獅科技以自有資金競購中電?？?、中國電子科技轉讓的上燃動力51.01％股權，底價合計4869.12萬元。2018年9月，猛獅科技作價6000萬元，向長城控股轉讓所持上燃動力51％股權。
2018年6月，猛獅科技與美國康奈爾大學能源材料研究中心擬聯(lián)合建設康奈爾大學能源材料研究中心（中國）項目，進行氫燃料電池技術路線研究，推動氫燃料電池汽車盡快產(chǎn)業(yè)化。
9.凱恩股份
2017年6月，凱恩股份宣布將以自有資金出資1000萬元與中洋新能（天津）科技合伙企業(yè)（有限合伙）、霍爾果斯萬木隆股權投資有限公司、北京湖商智本投資有限公司和洲際新能科技有限責任公司，共同投資設立第一氫電科技有限公司，占第一氫電注冊資本10％。
10.先導智能
2018年7月，先導集團燃料電池裝備制造項目落地江蘇無錫，項目一期涉及氫燃料電池裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，計劃年產(chǎn)200臺套燃料電池裝備等，二期規(guī)劃氫燃料電池汽車配套設施的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目，切入制氫、儲氫等細分領域。
2019年的日本氫能和燃料電池展會上，先導智能展出旗下燃料電池整線解決方案，包括涂層干燥設備、熱壓機、堆疊裝配線、燃料電池測試平臺等。
11.浩能科技
2019年1月，科恒股份在投資者互動平臺表示，浩能科技已具備成熟的燃料電池涂布技術，已簽訂4條氫燃料電池涂布機訂單。此外，浩能科技產(chǎn)出的氫燃料電池質子交換膜涂布設備已成功銷售多臺，與國外客戶的合作也在洽談中。
12.星云科技
2018年9月，星云股份全資子公司星云智能正式推出首條燃料電池膜電極處理自動裝配線，整線采用倍速鏈系統(tǒng)及線體總線控制進行控制連續(xù)使用。
2019年1月，星云股份在互動平臺表示首條燃料電池膜電極處理生產(chǎn)線已確認產(chǎn)品銷售收入。同年2月的日本氫能和燃料電池展會上，星云股份展出上述設備產(chǎn)品。
13.新宙邦
2018年8月，新宙邦宣稱控股子公司福建海德福投資10億元，建設年產(chǎn)15000噸高性能氟材料項目，延伸與完善氟化工產(chǎn)業(yè)鏈，重點拓展以四氟乙烯為原料的含氟精細化學品、高端氟材料，并切入燃料電池材料產(chǎn)業(yè)。
14.中材科技
2017年10月，中材科技對外表示已具備量產(chǎn)35Mpa高壓儲氫氣瓶能力，將主要聚焦公交大巴車及物流車等領域。
2019年3月，日本氫能和燃料電池展上，中材科技展出70Mpa/66L車用燃料電池氫氣瓶、35Mpa/320L車用燃料電池氫氣瓶（單瓶最大容積）、大口徑復合材料儲氫運氣單元及系統(tǒng)（模型）、氫燃料無人機及系統(tǒng)等產(chǎn)品。
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