“零排放”的清洁能源：氢燃料电池

氢燃料电池是氢能利用的一种重要形式，具有充氢速度快、排放无污染等特点。氢燃料电池可以作为汽车动力，能量转化效率超过60%。

氢燃料电池简介

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，具有无污染、噪声低、高效率等特点。

氢燃料电池从一个相对复杂的系统，由燃料电池电堆，燃料供应子系统、氧化剂供应子系统、水热管理子系统及电管理与控制子系统组成，主要系统部件由空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶组成，这些子系统与燃料电池电堆组成了燃料电池发电系统。

氢燃料电池工作原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂（铂）分解成电子和氢离子（质子）。其中质子通过质子交换膜到达负极和氧气反应变成水和热量。对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。

氢燃料电池与传统锂电池的区别在于氢燃料电池严格地说是一种储能装置，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。由于其高效率、零排放的特性，氢燃料电池汽车一定会步入人类交通运输发展史的快车道。

氢燃料电池产业链

氢燃料电池产业链上游包含储氢罐、膜电极和极板等电池元件，其中由催化剂、质子膜和扩散层组成的膜电极是燃料电池的核心技术所在；中游包括发电系统和电堆模块的集成；下游是在车辆、加氢站、家用、军事为主各种发电装置、运输设备的实际应用，在氢燃料电池汽车领域，目前投入市场使用的有乘用车、公交车和叉车等。

氢燃料电池产业链简析

氢燃料电池的发展前景

中国氢能与燃料电池产业已经进入了规模化示范的新阶段，未来车用市场仍然是产业发展的重要突破口。氢能源汽车具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点，被视为很有前景的清洁能源汽车。

然而，氢燃料电池产业目前还存在一定的问题，如成本太高。所以，如何快速降低成本，也尤为重要。此外，燃料电池的增长速度受到氢能供应能力的制约，目前也没有足够的氢能可供车辆使用。这些因素在一定程度上限制了氢燃料电池产业的发展，距离实现大规模商业化和产业化发展仍然有很长的路要走。

中国科协科普部

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