在燃料電池不斷發(fā)展幾十年后，如今的燃料電池技術(shù)完全可以做到輕量化，放在民用車中不是難事。

 

 

那么，既然燃料電池是從航天技術(shù)中"下放"民用的高新技術(shù)，它應(yīng)該具備昂貴與精密的特性吧？民用車能不能用得起呢？另外也有朋友問了，燃料電池和我們普通常見的電動汽車?yán)锸褂玫?a href="http://www.pdszhhs.com/" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration-line: none;" target="_blank">三元鋰電池有何不同呢？車行哥作為個技術(shù)控文科生，覺得自己有責(zé)任為大家講講燃料電池的相關(guān)知識，當(dāng)然，車行哥會用比較通俗的話語，畢竟太難的我也不懂。

 

啥是燃料電池？

 

 

燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它是按電化學(xué)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(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，因而實際過程是氧化還原反應(yīng)。燃料電池主要由四部分組成,即陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽極和陰極通入。燃料氣在陽極上放出電子，電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)到陰極并與氧化氣結(jié)合生成離子。離子在電場作用下，通過電解質(zhì)遷移到陽極上，與燃料氣反應(yīng)，構(gòu)成回路,產(chǎn)生電流。

 

 

以燃料電池為供能系統(tǒng)的思路，其實早在上世紀(jì)60年代就開始應(yīng)用了。只不過這項技術(shù)在當(dāng)時只應(yīng)用在航天領(lǐng)域，在太陽能電池板還未出現(xiàn)的時候，燃料電池是載人航天、衛(wèi)星運行等航天任務(wù)中唯一的供能手段。相比蓄電池龐大的體積和較低的儲能密度，燃料電池系統(tǒng)具備輕便、靈活、供能效率高的特點。

 

 

由于燃料電池結(jié)構(gòu)和發(fā)電原理的特殊性，燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率（燃料——電能）接近100%，是迄今為止熱效率最高的發(fā)電單元。隨著燃料電池技術(shù)的不斷成熟，如今這項黑科技開始投放民用市場。早在1992年，豐田公司便開始著手研發(fā)可供車用的燃料電池系統(tǒng)，1996年，豐田成功研制并發(fā)布了首款燃料電池汽車FCEV。

 

燃料電池很貴很精密嗎？

 

 

航天級技術(shù)、出色的熱效率、小巧的體積和超輕的重量，這一切都滿足汽車工程師們所追求的"輕量化"目標(biāo)。既然燃料電池這么厲害，那么按照一分價錢一分貨的原理，它一定很貴吧。誠然，在航空航天領(lǐng)域，由于每個零部件都是定制化生產(chǎn)，單個零部件的成本相當(dāng)高，因此航天器上的燃料電池系統(tǒng)自然很貴。

 

 

但在量產(chǎn)車身上，任何零部件全部都是大批量流水線作業(yè)生產(chǎn)，單個配件成本相當(dāng)?shù)?。并且由于不必考慮種種太空環(huán)境，整個系統(tǒng)的配件也不必采用貴重金屬和其他材質(zhì)生產(chǎn)，因此民用車級別的燃料電池系統(tǒng)造價并不昂貴，甚至還低于一些主流廠家的中低端四缸發(fā)動機(jī)。至于燃料電池會不會過于精密以至于它可靠性有不足的問題，大家更不必?fù)?dān)心。

 

 

航天級的技術(shù)普遍有一個共性——可靠性必須特別高。尤其是重中之重的能源供應(yīng)系統(tǒng)，更是不能出現(xiàn)絲毫問題。燃料電池系統(tǒng)在設(shè)計之初的思路就是利用最簡單、小巧緊湊的結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大功能。因此燃料電池的結(jié)構(gòu)完全談不上精密，只要汽車廠家能夠把內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)工藝吃透，制造出合格的燃料電池輕而易舉，可靠性？混過太空的家伙，地面上算個啥？

 

燃料電池有什么特點和不足？

 

 

燃料電池由于結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，具備內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)難以達(dá)到的輕量化和小型化優(yōu)勢（同等熱效率下）。以氫能源燃料電池為例，豐田所生產(chǎn)的燃料電池系統(tǒng)早已比自家的內(nèi)燃機(jī)輕巧，裝在A級車?yán)锔静伙@擁擠。另外，燃料電池系統(tǒng)還具備內(nèi)燃機(jī)難以達(dá)到的熱效率，這意味著在燃燒同等熱值燃料的情況下，燃料電池可以提供比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)更多的能量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

 

 

除了節(jié)能外，燃料電池還具備零污染排放的優(yōu)勢。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)即便在國六排放標(biāo)準(zhǔn)下，依然會排放出大量的二氧化碳、一氧化碳和其它顆粒物。但燃料電池所使用的氫氣在燃燒后只會產(chǎn)生純凈水。這意味著燃料電池?fù)碛袃?nèi)燃機(jī)難以比擬的環(huán)保優(yōu)勢，不僅燃料環(huán)?？稍偕欧盼锿瑯訜o污染甚至可以飲用。

 

 

第3， 燃料電池雖然名叫電池，但其結(jié)構(gòu)中并不含有任何蓄電池?，F(xiàn)階段我們所使用的蓄電池普遍含有多種污染物質(zhì)，報廢后所產(chǎn)生的污染連發(fā)達(dá)國家都為之頭疼。但燃料電池就不存在此類問題，它的結(jié)構(gòu)都是用金屬和復(fù)合材料制成，內(nèi)部不含化學(xué)物質(zhì)，報廢后全身可回收再利用。是不是比鋰電池、鎳氫蓄電池和鉛酸蓄電池靠譜多了？

 

 

第4， 燃料電池汽車的充能時間較短。大家都知道現(xiàn)在的新能源純電動汽車存在通病——續(xù)航里程短、充電時間長。充電半小時，空調(diào)五分鐘可能是對充電式純電動車的戲謔，但這在一定程度上也反映出了它們的瓶頸。燃料電池汽車就不存在這些問題，它們的充能方式和燃油車一樣，幾分鐘就可以加滿一罐氣，然后開開心心上路，沒有里程焦慮才能享受駕駛的樂趣。

 

 

但燃料電池也有不足。制約著人類無法大規(guī)模使用燃料電池的重要原因就是燃料的制備、運輸、貯存方式還不夠完全安全可靠。成本高、加氣站少等問題，都讓廠家們不敢推廣燃料電池汽車，畢竟離開了燃料，燃料電池汽車就成了一堆廢鐵，無法上路行駛。因此，想要無憂無慮地開上燃料電池汽車還需時日，當(dāng)燃料生產(chǎn)至成品銷售環(huán)節(jié)漸漸成熟，燃料電池汽車必定對掀起一場交通工具的能源革命。

 

燃料電池的現(xiàn)狀與前景如何？

 

 

據(jù)不完全統(tǒng)計2016年以來隨著國內(nèi)燃料電池汽車市場的增長以及國家政策的扶持，國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模呈明顯增長態(tài)勢，到2017年底我國燃料電池行業(yè)整體產(chǎn)能在60MW以上，2017年我國燃料電池出貨量達(dá)到44.7MW。2017年我國燃料電池出貨量占全球的6.67%。隨著國內(nèi)技術(shù)水平的提升，產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn)，我國燃料電池銷售均價將呈下滑態(tài)勢，預(yù)計到2024年我國燃料電池市場規(guī)模將增長至27.65億元。

 

 

國內(nèi)相關(guān)企業(yè)快速布局氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，雖然部分環(huán)節(jié)如增濕器、氫循環(huán)裝置等仍然缺乏相關(guān)企業(yè)，但是產(chǎn)業(yè)鏈聚集的速度正不斷加快，并趨于完善，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)獲得了快速發(fā)展，特別是在汽車領(lǐng)域發(fā)展迅速，帶動了區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的形成，形成了京津冀、華東、華南（佛山-云?。?、華中（武漢）四個氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集群，并圍繞當(dāng)?shù)匮邪l(fā)情況及工業(yè)基礎(chǔ)形成了各自的產(chǎn)業(yè)配套及商業(yè)應(yīng)用模式。

 

 

在2019年，燃料電池產(chǎn)業(yè)被著重強調(diào)，長城和吉利兩家自主品牌龍頭也開始積極布局燃料電池產(chǎn)業(yè)，足可見中國政府和企業(yè)正在重視燃料電池汽車的發(fā)展。車行哥發(fā)現(xiàn)，目前已經(jīng)有不少熱錢流向了燃料電池相關(guān)企業(yè)中，相信在資本力量的推動下我國燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也會站在風(fēng)口上振翅起飛。

 

 

從長遠(yuǎn)來看，氫能作為最潔凈、高效的新能源，已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。燃料電池汽車以其零尾氣排放和對能源的獨立性，有望實現(xiàn)汽車工業(yè)長期夢寐以求的目標(biāo)，并向世人展示了其良好的應(yīng)用前景，雖然短時間內(nèi)難以大規(guī)模商業(yè)化，但我國在燃料電池技術(shù)開發(fā)上仍然擁有一定的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)結(jié)合外國先進(jìn)的汽車制造技術(shù)，爭取盡快將燃料電池汽車推向市場，因而具有廣闊的投資潛力。