氫燃料電池優(yōu)劣勢(shì)詳細(xì)分析，未來(lái)還能笑傲江湖嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-06 22:15
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近年來(lái)，氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注，燃料電池汽車也逐漸成為世界能源和交通領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。日前，氫燃料電池汽車有望在2019年正式實(shí)施“十城千輛”推廣計(jì)劃的消息傳出。據(jù)悉，國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的城市如北京、上海、張家口、成都、鄭州、如皋、佛山、濰坊、蘇州、大連等城市都有可能入選。
從這個(gè)角度來(lái)看，此次燃料電池汽車推廣計(jì)劃如果順利實(shí)施，或?qū)⑴c十年前電動(dòng)汽車的推廣思路有異曲同工之妙。2009年1月，工信部等四部委聯(lián)合啟動(dòng)“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”，在北京、上海、重慶、長(zhǎng)春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長(zhǎng)沙、昆明、南昌等13個(gè)城市進(jìn)行私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車示范。
氫燃料電池優(yōu)劣勢(shì)
提到燃料電池，最核心的材料是質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層以及雙極板。作為汽車動(dòng)力源，氫氣被認(rèn)為是未來(lái)最有前途的清潔能源之一。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極，是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。
日韓在前，“后生可畏”的中國(guó)氫燃料電池車何時(shí)能趕超前輩？
相較于鋰電池，氫燃料電池具有能量密度高、續(xù)航里程長(zhǎng)、充電時(shí)間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(yōu)點(diǎn)。據(jù)國(guó)外一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鋰電車車起火到完全燃燒大概需要3分鐘，氫氣只需要30秒。
不過(guò)，鋰電池技術(shù)難度相對(duì)較小，生產(chǎn)相對(duì)成熟，同時(shí)整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，正處于規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大階段，而氫燃料電池的關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，同時(shí)制造成本及加氫站建設(shè)成本等高昂。
雖然氫燃料電池利用氫和氧化學(xué)反應(yīng)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，無(wú)須燃燒，具有高能量轉(zhuǎn)換效率和零排放。但氫燃料電池的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，其中一個(gè)待解決的難題就是燃料電池鉑電極的一氧化碳“排放”問(wèn)題。
當(dāng)下，氫主要來(lái)源于甲醇和天然氣等碳?xì)浠衔锏恼羝卣退簹庾儞Q反應(yīng)，由此產(chǎn)生的氫通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作為氫燃料電池汽車的“核心零部件”，燃料電池鉑電極容易被一氧化碳雜質(zhì)氣體影響，導(dǎo)致電池性能下降和壽命縮短。
據(jù)悉，學(xué)術(shù)界比較看好的車載氫氣凈化法，是將特定催化劑放置在燃料電池的入口處，在氫氣進(jìn)入燃料電池之前，使氫氣中的一氧化碳雜質(zhì)氣體優(yōu)先和氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而避免一氧化碳雜質(zhì)氣體進(jìn)入電池毒化電極。遺憾的是，現(xiàn)有的催化劑只能在高于室溫和極窄的溫度范圍內(nèi)工作，使得氫燃料電池汽車無(wú)法在頻繁冷啟動(dòng)期間得到有效保護(hù)，很難步入實(shí)用。
從這個(gè)角度來(lái)看，此次燃料電池汽車推廣計(jì)劃如果順利實(shí)施，或?qū)⑴c十年前電動(dòng)汽車的推廣思路有異曲同工之妙。2009年1月，工信部等四部委聯(lián)合啟動(dòng)“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”，在北京、上海、重慶、長(zhǎng)春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長(zhǎng)沙、昆明、南昌等13個(gè)城市進(jìn)行私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車示范。
氫燃料電池優(yōu)劣勢(shì)
提到燃料電池，最核心的材料是質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層以及雙極板。作為汽車動(dòng)力源，氫氣被認(rèn)為是未來(lái)最有前途的清潔能源之一。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極，是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。
日韓在前，“后生可畏”的中國(guó)氫燃料電池車何時(shí)能趕超前輩？
相較于鋰電池，氫燃料電池具有能量密度高、續(xù)航里程長(zhǎng)、充電時(shí)間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(yōu)點(diǎn)。據(jù)國(guó)外一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鋰電車車起火到完全燃燒大概需要3分鐘，氫氣只需要30秒。
不過(guò)，鋰電池技術(shù)難度相對(duì)較小，生產(chǎn)相對(duì)成熟，同時(shí)整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，正處于規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大階段，而氫燃料電池的關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，同時(shí)制造成本及加氫站建設(shè)成本等高昂。
雖然氫燃料電池利用氫和氧化學(xué)反應(yīng)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，無(wú)須燃燒，具有高能量轉(zhuǎn)換效率和零排放。但氫燃料電池的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，其中一個(gè)待解決的難題就是燃料電池鉑電極的一氧化碳“排放”問(wèn)題。
當(dāng)下，氫主要來(lái)源于甲醇和天然氣等碳?xì)浠衔锏恼羝卣退簹庾儞Q反應(yīng)，由此產(chǎn)生的氫通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作為氫燃料電池汽車的“核心零部件”，燃料電池鉑電極容易被一氧化碳雜質(zhì)氣體影響，導(dǎo)致電池性能下降和壽命縮短。
據(jù)悉，學(xué)術(shù)界比較看好的車載氫氣凈化法，是將特定催化劑放置在燃料電池的入口處，在氫氣進(jìn)入燃料電池之前，使氫氣中的一氧化碳雜質(zhì)氣體優(yōu)先和氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而避免一氧化碳雜質(zhì)氣體進(jìn)入電池毒化電極。遺憾的是，現(xiàn)有的催化劑只能在高于室溫和極窄的溫度范圍內(nèi)工作，使得氫燃料電池汽車無(wú)法在頻繁冷啟動(dòng)期間得到有效保護(hù)，很難步入實(shí)用。
