氫燃料電池工作原理發(fā)展分析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-09 15:20
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燃料電池的種類相當多，目前市場上主要有堿性燃料電池(AFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC)、甲醇燃料電池(DMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)。這些不同種類的燃料電池輸出功率范圍、發(fā)電效率、優(yōu)缺點、應用領域都不盡相同。目前主流用于汽車的燃料電池是氫燃料電池，氫燃料電池是一種能夠將儲存在燃料（氫氣）和氧化劑（空氣中的氧氣）中的化學能直接轉換為電能的能量轉換裝置，其基本工作原理就是電解水的逆過程，而目前在氫燃料電池中以質子交換膜燃料電池居多，這主要是因為其在電動汽車、固定發(fā)電站領域具有廣闊的大規(guī)模應用的前景。
目前市場常見電池近十年的出貨量，從圖中我們可以看到整體燃料電池出貨量從2009-2013年大幅上升，2013年以后整體出貨量的趨勢穩(wěn)重有升。另外，可以看到氫燃料電池PEMC從2014-2018年整體趨勢略有降低，但目前占有率仍然很高（高于50%）。值得注意的是SOFC電池的出貨量這幾年增加也較為明顯，這主要是由于SOFC在亞太地區(qū)尤其是在日本小型高效率發(fā)電系統(tǒng)ENE-FARM的家用燃料電池正在快速普及和發(fā)展。
全球燃料電池2009-2018年出貨量，以瓦數(shù)計(MW)。從圖中可以看到發(fā)電容量急劇上升，僅2018年全球燃料電池出貨量已經約為800MW，而PEMFC電池的發(fā)電量達到589.1MW，明顯占據主導地位，占比達到73.35%。由此可見，質子交換膜型氫燃料電池無論是電池數(shù)量還是發(fā)電容量上看都是主流的燃料電池技術，2015年以來PEMFC出貨量（以瓦數(shù)計）的暴增一方面得益于豐田（功率114kw）和現(xiàn)代（功率110kw）等燃料電池車的產量增長；另一方面是因為日本和歐洲等地的小型熱電聯(lián)產項目持續(xù)增加，在這方面，日本和加拿大的企業(yè)占據主要市場。此外，中國最近幾年也大力支持PEMFC電動汽車的發(fā)展。
2015年，國務院印發(fā)《中國制造2025》，提出了燃料電池汽車的戰(zhàn)略目標及研究方向。目標到2020年，我國逐步實現(xiàn)關鍵材料和零部件國產化、燃料電池堆和整車性能提升、燃料電池汽車運行規(guī)模擴大。通過對關鍵材料、電池堆系統(tǒng)及通用化技術等重點領域的研究，到2020年實現(xiàn)關鍵技術攻關，2025年完成商業(yè)化產品全產業(yè)鏈的建設，并實現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運行。梳理過往政策則不難發(fā)現(xiàn)，政府對于燃料電池的政策傾斜正在加大。尤其是2018年的補貼政策，進一步提升了電動車鋰電池能量密度的補貼門檻要求，而對燃料電池車的補貼力度則保持不變。另外，2016年10月，《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書（2016）》，2020年，加氫站100座，燃料電池汽車10000輛；2030年加氫站1000座，燃料電池車輛200萬輛；2050年加氫站網絡構建完成，燃料電池車輛1000萬輛，可見目前國家政策也是極力推進氫燃料電池的商業(yè)化和大規(guī)模使用。2019年3月26日四部委發(fā)布《關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，其中提到地方應“支持充電(加氫)基礎設施‘短板’建設”。今年的《政府工作報告》也提及穩(wěn)定汽車消費，推動充電、加氫等設施建設。可見，發(fā)展氫能源汽車已經得到中國政府相當程度的重視。
