氫燃料電池原理及應(yīng)用

肖飛

關(guān)鍵詞：氫燃料電池;工作原理;應(yīng)用

? 一、氫燃料電池工作原理

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，其基本原理是把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)反應(yīng)后，放出的電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，在這個(gè)過程中產(chǎn)生了電流與電回路，從而達(dá)到了發(fā)電的效果。

? 二、氫燃料電池汽車

在全球范圍內(nèi)，目前對(duì)于氫能的發(fā)展重點(diǎn)主要集中在汽車燃料應(yīng)用上。

燃料電池汽車是一種利用氫燃料作為長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航，傳統(tǒng)電池作為瞬間大電流輸出互相配合的一種新型動(dòng)力汽車。燃料電池汽車的電力來源為氫氣通過燃料電池系統(tǒng)發(fā)電，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

燃料電池汽車主要結(jié)構(gòu)：燃料電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、直流變換器、動(dòng)力電池及儲(chǔ)氫罐。

? 三、氫燃料電池未來展望

? 1.氫燃料電池優(yōu)勢(shì)

氫燃料電池問世超過100年，但真正快速發(fā)展也不過幾十年，這意味著氫燃料電池在未來還擁有著巨大的發(fā)展空間。

在固定式發(fā)電領(lǐng)域，氫燃料電池電能轉(zhuǎn)化率高，優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)氫燃料電池對(duì)比傳統(tǒng)發(fā)電廠擁有環(huán)境污染和噪聲污染都小的優(yōu)勢(shì)。

在交通領(lǐng)域，氫燃料電池動(dòng)力汽車排放低，更加環(huán)保，也沒有傳統(tǒng)電動(dòng)汽車表現(xiàn)出的里程困擾。

? 2.氫燃料電池劣勢(shì)

首先是氫燃料電池的經(jīng)濟(jì)性目前還不能得以保證，導(dǎo)致現(xiàn)在氫燃料電池汽車數(shù)量不多。

其次是燃料問題，雖然氫的制備、運(yùn)輸和存儲(chǔ)技術(shù)在近幾十年已經(jīng)有了重大突破，但仍有很多技術(shù)不成熟的方面需要逐步完善。

另外，加氫站的建設(shè)也制約燃料電池技術(shù)的發(fā)展。

? 四、氫燃料電池應(yīng)用

氫燃料電池技術(shù)在交通領(lǐng)域應(yīng)用已逐步走向市場(chǎng)。

1.2022年6月17日，一汽解放300輛氫燃料電池卡車從長(zhǎng)春正式發(fā)往北京、上海和山西三地，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)商用車企業(yè)逐步邁入氫能商業(yè)化落地階段。

2.2022年7月5日北京市首批福田造40輛氫燃料重卡正式投入運(yùn)營(yíng)。

3.據(jù)氫能觀察獲悉，現(xiàn)代汽車集團(tuán)于2022年7月19日宣布，其與英國(guó)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商勞斯萊斯公司簽署了一項(xiàng)商業(yè)協(xié)議，將全電力推進(jìn)和氫燃料電池技術(shù)引入先進(jìn)空中交通（AAM）市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]IYNC：2002A world of opportunities.Nuclear news 2002，45（7）：53-57.

[2]American Nuclear Society winter meeting：Nuclear and Energy Independence.Nuclear news2002，45（6）：40-58.

（作者單位：湘潭理工學(xué)院 肖 飛）