氫氧燃料電池的原理，燃料電池為什么不普及
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-27 12:42
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人類對于環(huán)保的探究無窮無盡，純電動汽車，混合動力汽車，燃料電池汽車，甚至核電池汽車。不過受制于技術(shù)難度，以及高昂的普及成本，燃料電池汽車一直被其它環(huán)保汽車壓著一頭。全球范圍內(nèi)，純電動車已經(jīng)有了不小的市場，而豐田的混動汽車，早已走進千家萬戶。在實際運用上，燃料電池已經(jīng)落后。
拋開成本不說，燃料電池汽車如何加注發(fā)電用的燃料就是個問題。目前，氫燃料電池車一個大問題便是如何加注氫氣。即使在美國大力發(fā)展零碳排放汽車、支持加氫站建設(shè)的加利福尼亞州，情況也不容樂觀。據(jù)報道，加州的燃料電池車車主經(jīng)常抱怨加氫站無法工作或處于維修關(guān)閉狀態(tài)，導(dǎo)致他們的用車困難。
但本田對加氫問題作出了回答，提供了氫氣加注方案。本田在東京安裝的全球第一座高壓水電解型制氫站開始了驗證實驗階段，這也許會是燃料電池車普及的一座里程碑。這座高壓水電解型制氫站名叫70MPa高壓水電解型制氫站，能夠制造出壓力達到70MPa的氫。僅需使用水和太陽能電池板產(chǎn)生的電能，就能制造出氫，整個過程使用可再生能源，完全環(huán)保。只要能解決加氫問題，氫燃料電池汽車就成功了大半。
燃料電池為什么不普及
本田的加氫站如何大規(guī)模在城市中運用，將是一個很大的問題。一個加氫站占地面積6平方米，在擁擠的城市中怎樣塞進這一個個的加氫站，是一件極為困難的事情。一座城市如果普及氫燃料電池汽車，對氫氣的需求量將十分巨大。需要多少個一天生產(chǎn)2.5Kg氫氣的加氫站，才能滿足一座城市的需求。況且在城市中，由于霧霾和高層建筑的阻擋，陽光利用率會降低，加氫站還達不到每天2.5千克的產(chǎn)量。
目前本田的加氫站還是適合在地廣人稀的地區(qū)使用，在擁擠的城市，這樣的氫氣加注方案很難滿足需求。但恰恰是在城市，需要大量環(huán)保的新能源汽車。而無法在城市中扎根，何談普及。本田的加氫站只適合地廣人稀的地方，想讓燃料電池汽車普及，還需要新的氫氣生產(chǎn)和加注技術(shù)。但如果人類找到了一條切實可行的方法，來調(diào)整氫氣的生產(chǎn)和分配，讓氫燃料電池汽車的車主都能方便地加注氫氣。那就能使燃料電池汽車的普及成為可能了嗎？
就算解決了加氫問題，氫燃料電池汽車也很難普及。如果燃料電池汽車的競爭對手也是一群價格高昂產(chǎn)品，那它還有自己的一席之地。遺憾的是，無論怎樣看，燃料電池汽車都不是最便宜的一個選擇。目前，混動汽車的價格不斷下探，豐田的雙擎汽車價格已經(jīng)殺入15萬元以內(nèi)。而一堆自主品牌也是蠢蠢欲動，科力遠正在積極地研發(fā)混動系統(tǒng)。在不久將來，自主弱混車很可能大規(guī)模來襲，混動汽車的價格就會進一步下降?；靹榆囯m然沒純電動車和燃料電池汽車那樣環(huán)保，但作為過渡車種，其地位在短時間內(nèi)無法撼動。就目前而言，普及混動車是節(jié)能減排最經(jīng)濟的方案。
雖然目前純電動車價格高昂，但電池技術(shù)正在飛速發(fā)展，電池的生產(chǎn)成本正在逐年下降。即使以現(xiàn)在，純電動車的售價就要低于燃料電池汽車。特斯拉Mod3售價為3.5萬美元，而豐田Mirai起始價格為5.75美元。純電動車還擁有更低的使用成本，每車一個充電樁，總比每車或數(shù)量車一個加氫站來得便宜。隨著時間的發(fā)展，電池陳本只會越來越低，甚至不排除革命性電池技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的可能。而燃料電池汽車的成本，很難再進一步降低，二者成本的差距會越拉越大。
氫燃料電池汽車自身成本就不低，加上氫氣的制造和加注成本，使其普及十分困難。有著便宜的燃油供應(yīng)系統(tǒng)和電力供應(yīng)系統(tǒng)，為什么要投入大量成本新建另一套能源供應(yīng)系統(tǒng)。真等全球建成氫氣生產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)，可能純電動車已經(jīng)滿大街都是了
氫氧燃料電池，以氫氣為負極，以氧氣為正極，通過一系列化學(xué)反應(yīng)將燃料轉(zhuǎn)化為電能，是一個無窮盡的能量轉(zhuǎn)換裝置，而非能量提供者，由于其具有轉(zhuǎn)換效率高、排放廢棄物少、功率范圍廣、容量大、無需充電、噪音低等特點，現(xiàn)已在移動電源、應(yīng)急電源、家庭電源、電廠發(fā)電、飛機、軍事、潛艇等方面具有廣泛應(yīng)用，但其也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴等缺點，限制了其進一步的發(fā)展。
二、氫氧燃料電池原理- -結(jié)構(gòu)
氫氧燃料電池主要由氫氧供給分系統(tǒng)、排水分系統(tǒng)、排熱分系統(tǒng)和自動控制分系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。其中，氫氧供給分系統(tǒng)主要用于氫和氧燃料的存放，以便及時為燃料電池提供原材料;排水分系統(tǒng)有動態(tài)排水和靜態(tài)排水兩種方式，動態(tài)排水主要用于將含有水蒸氣的氫氣循環(huán)輸送至冷卻裝置，使得水蒸氣冷凝為水以便與氫氣進行分離，靜態(tài)排水主要用于將冷凝后的水吸出;排熱分系統(tǒng)主要用于排熱，以便使得燃料電池一直維持在正常工作溫度內(nèi);自動控制分系統(tǒng)主要用于對燃料電池工作環(huán)境中的各個參數(shù)進行控制與調(diào)節(jié)。
三、氫氧燃料電池原理
氫氧燃料電池工作時，負極的氫氣在催化劑作用下分解為氫離子H+和電子e-，H+進入電池內(nèi)部的電解質(zhì)溶液中，而e-沿著外部電路向正極移動，在連續(xù)不斷的氫氣分解作用下，e-不停地向著正極移動，以產(chǎn)生電流，為外部電路的負載提供電能。而在正極，氧氣吸收電解質(zhì)中的H+，并結(jié)合e-生成水，通過排水分系統(tǒng)排出。
