風口何時來？

我國定義的新能源汽車包含電動汽車（純電動，插電式混合動力）以及燃料電池汽車。

相比于電動汽車，燃料電池汽車被認為是新能源汽車的終級解決方案，早已作為我國戰(zhàn)略性的新興產業(yè)而大力發(fā)展和支持。

（總理參觀豐田燃料電池汽車Mirai(參數(shù)|圖片)）

燃料電池的風口是否會全面到來？!在這之前我們不妨先對它做一個基本了解。

基本原理

燃料電池的工作原理與傳統(tǒng)電池類似，燃料（氫氣）在陽極氧化，氧化劑（氧氣）在陰極還原。電子經外電路負載從陽極流向陰極，構成回路，產生電流。

不同的是，燃料電池工作時，燃料會被不斷地消耗，因此需要一套單獨的儲存裝置來儲存燃料。

分類

燃料電池的分類方法很多，常按照電解質的類型，分為堿性燃料電池（AFC），磷酸燃料電池（PAFC），熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC），固體氧化物燃料電池（SOFC）以及質子交換膜燃料電池（PEMFC）。

它們的主要特性對比如下圖（需放大觀看）：

目前，主流的技術方向是以固體聚合物為電解質，氫氣為陽極燃料，空氣為陰極氧化物的質子交換膜（PEMFC）燃料電池。

質子交換膜燃料電池（PEMFC）

PEMFC又稱固體高分子電解質燃料電池，其組成如下圖：

主要由兩塊雙極板（陽極板/陰極板），兩塊附有催化層的兼做氣體擴散層的電極，一塊質子交換膜組成。

雙極板（集流板）：由石墨或金屬板制成，刻有導氣槽，能通過流道（平行、回旋型、蛇行等）將氫氣和氧氣導入電池。

它是單電池串聯(lián)組裝成電池堆的關鍵部件，收集并傳導電流，支撐膜電極，并起到支撐系統(tǒng)散熱和排水的作用。

膜電極（MEA）：由最中心的質子交換膜和兩邊的電極（包括催化劑層和氣體擴散層）組成。

質子交換膜（PEM）：全氟磺酸為骨架，主要是交換氫質子，隔離燃料和氧化劑。

催化劑層：一般以碳載鉑（Pt/C）為催化劑，它是發(fā)生電化學反應的場所，也是電極的核心部分。

氣體擴散層：一般以碳布或者碳紙作為基底，加上防水劑聚四氟乙烯（PTEE）組成。

主要作用是支撐催化層，收集電流，為電化學反應提供電子通道，氣體通道和排水通道的隔層。

簡單點來說，質子交換膜燃料電池主要由雙極板，膜電極（質子交換膜，催化劑層，氣體擴散層），和其他附件（密封裝置/散熱裝置/集流裝置等）三大部分組成。

到這里先簡要介紹一下燃料電池的基礎知識，在之后的文章中，汽車人參考會更加進一步為讀者分享燃料電池的相關信息以及見解。

參考文獻

“質子交換膜燃料電池設計與制作”，張志恒，電力學報

"Fuel Cell Wiki", https://en./wiki/Fuel_cell

“解讀新能源-燃料電池”，新能源汽車產業(yè)發(fā)展聯(lián)盟