燃料電池工作原理及優(yōu)勢

燃料電池是一種能量轉化裝置，它是按電化學原理，即原電池工作原理,等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能。其實本質就是每個初中生都學過的電解水的逆反應，將氫的化學能轉化為電能，而不是通過燃燒轉化為機械能。

燃料電池的核心部件主要包括電堆、膜電極、雙極板、質子交換膜、催化劑、氣體擴散層。

氫燃料電池的最大優(yōu)勢就是環(huán)保，排放物為水，被譽為終結能源。

站在人類的燃料使用歷史角度來看，發(fā)展的總體趨勢就是一個“減碳加氫”的過程——能源載體從柴草到煤炭、到汽柴油、再到天然氣，可以看到這些能源載體中的碳元素越來越少，氫元素越來越多。

如果按照這個趨勢，全部使用氫能源當然是人類能源的終極目標。

第二個優(yōu)勢就是添加方便，當然這個優(yōu)勢是和充電設備比較的，加氫本質上和添加汽油道理和時間也差不多。

第三個優(yōu)勢是轉換效率高，燃料電池的化學能轉換效率在理論上可達100%,實際效率已達60%～80%,是普通內燃機熱效率的2～3倍。

燃料電池推廣存在的主要問題及應對

燃料電池目前在國內還是示范運營階段，不具備大規(guī)模商業(yè)化的條件，主要有一些問題：

【1】造價昂貴

里面的主要核心部件造價昂貴，遠遠超過了鋰電池車和燃油車。特別是貴金屬鉑需求量大，不過隨著技術進步，豐田的技術已經將催化劑鉑含量降低到燃油車的2倍左右。

至于其他的造價，需要的是放量，根據某企業(yè)的測算如果氫燃料電池汽車產能能達到百萬輛級別的話是要低于鋰電池汽車的。

【2】安全性

目前氫氣的安全性主要來自于心理層面，國家對氫氣采用的是危化品的管控，人們心中對氫氣罐是很不放心的，沒人敢?guī)е粋€隨時爆炸的罐子上路。

其實按照豐田的實驗，氫燃料電池安全性是高于燃油汽車的，碰撞甚至子彈射擊對于氫氣罐都沒問題，極端情況下泄露起火的情況下由于氫氣密度很低，逃逸性好，火迅速升到天空對車輛傷害和燃油車比起來小的多。這里只要做好普及工作，問題是不大的。

【3】氫氣的來源和氫氣站的建設

氫氣的來源其實很簡單的：化工行業(yè)的副產品和風水光伏電的棄電用來制氫。

給你個精確的數據，光氯堿工業(yè)每年以點天燈的形式釋放的氫氣就夠1240萬輛車行駛，四川省每年棄水電用來制氫可以滿足275萬輛車輛使用，2017年風電和光伏棄電量可供2000萬輛以上氫能源汽車使用。所以這里氫氣來源和成本應該問題不大。

目前有問題的是氫氣站的建設，一個站得1000萬以上的成本(不含土地)，太貴了，只能寄希望于兩桶油來推動這事了。沒有加氫站的大面積開建，燃料汽車根本沒有普及的基礎。

【4】燃料電池本身的技術問題

燃料本身也存在一些技術問題，包括單個燃料電池可以續(xù)航時間不多，雖然實驗室階段過了10000小時，但是商業(yè)化的還徘徊在5000小時左右，這個是不夠的。

隨著技術的進度，產業(yè)資本的涌入，上述問題隨著時間的推移應該都能逐步解決，但是時間是多久誰也不知道。同時你在進步，你的競品也在進步，現在就看誰進步的更快。

我們都知道，電動汽車在100多年前就能續(xù)航160公里，100多年后續(xù)航達到了400公里，后面會不會有突破，這個誰也說不好。

按照小鵬汽車的副總裁劉明輝博士的說法，5年后燃料汽車才能正面硬杠鋰電池，所以這里就是把這些交給時間和市場。

國內外燃料電池的研發(fā)差距

1994年，奔馳公司率先研發(fā)出燃料電池汽車，上個世紀末，燃料電池技術領先的兩大汽車公司，一個是德國的戴姆勒，另一個是美國的通用。

但是在奧巴馬政府上臺后，美國就暫停了對燃料電池的研發(fā)和關注。奧巴馬政府對燃料電池的發(fā)展前景有較大的質疑，認為動力電池才是未來汽車動力源的主要方向，因此就把燃料電池的研發(fā)擱置了，后面兩大汽車公司都半放棄了燃料電池技術的研發(fā)。

后面就形成了北美專業(yè)燃料電池廠商和日韓汽車廠商壟斷這個行業(yè)，北美這塊以巴拉德(NASDAQ:BLDP)、普拉格(NASDAQ:PLUG)和水吉能為代表。

巴拉德基本上是電堆做的最好的，也是燃料電池的典范。中國的技術很多都是走的這條路線，經過這些年學習也好、融合加自主創(chuàng)新也好，還是收購股權技術授權也好，中國的燃料電池技術和北美的差距已經不大了，主要衡量指標功率密度差距不大了。

這里未知的就是日韓技術。豐田雖然之前公開了很多專利來推廣燃料汽車技術，但是核心還是在自己手里面;5月份總理去參觀的生產線，正常情況是禁止參觀的，這是一個燃料電池前輩親口說的。

這里面就涉及到核心技術是中國人都不知道的，以中國人的模仿能力，但凡知道了了解了很快就能仿制甚至超越你。

但是不管怎么樣，隨著2018年幾百億的產業(yè)資本涌進來，技術突破只是時間的問題，前提是國家繼續(xù)支持這個行業(yè)。