什么是燃料电池？燃料电池是什么？

最近，关于燃料电池汽车的新闻层出不穷，仿佛一下子这个曾经遥不可及的先进技术可以满足民用需求。其实很多人之前都听说过燃料电池这个名字，尤其是在航空航天领域，燃料电池很早就开始服役，作为一种可靠高效的能源发电单元，为航天器提供充足的动力。

燃料电池经过几十年的不断发展，如今的燃料电池技术可以做到完全轻量化，放到民用车上也不是什么难事。

那么，既然燃料电池是来自航空航天技术的“去中心化”民用高科技，那么它们应该既昂贵又复杂，对吧？可以用民用车吗？另外有朋友问，我们常见的电动车使用的燃料电池和三元锂电池有什么区别？作为一名技术文科生，车上哥觉得自己有责任把燃料电池的事告诉大家。当然，车上哥会用比较简单的话。毕竟，我太难理解了。

什么是燃料电池？

燃料电池是一种能量转换装置。它是基于电化学原理，即原电池的工作原理，将储存在燃料和氧化剂中的化学能等温直接转化为电能，因此实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由阳极、阴极、电解液和外电路四部分组成。燃料气体和氧化气体分别被引入燃料电池的阳极和阴极。燃料气体在阳极释放电子，电子通过外电路传导到阴极，与氧化气体结合生成离子。在电场的作用下，离子通过电解质迁移到阳极，与燃料气发生反应，形成电路，产生电流。

使用燃料电池作为能源供应系统的想法其实早在1960年代就已经应用了。只是，这项技术当时只用于航空航天领域。在太阳能电池板出现之前，燃料电池是载人航天和卫星运行等太空任务中唯一的能源供应方式。与电池的巨大体积和较低的储能密度相比，燃料电池系统具有轻便、灵活、供能效率高等特点。

由于燃料电池结构和发电原理的特殊性，燃料电池的能量转换率（燃料-电）接近100%，是迄今为止热效率最高的发电单元。随着燃料电池技术的不断成熟，这项黑科技现在已经开始进入民用市场。早在 1992 年，丰田就开始研发用于车辆的燃料电池系统。 1996年，丰田成功开发并发布了第一款燃料电池汽车FCEV。

燃料电池是否昂贵且复杂？

航天级技术、卓越的热效率、小尺寸和超轻量，都符合汽车工程师追求的“轻量化”目标。既然燃料电池这么厉害，按照一分钱一分货的原则，肯定是很贵的。诚然，在航天领域，单个部件的成本是相当高的，因为每个部件都是定制生产的，所以航天器上的燃料电池系统自然是昂贵的。

但是，在车身的大批量生产中，所有零部件都是在大规模流水线作业中生产的，单个零部件的成本相当低。并且由于不需要考虑各种空间环境，整个系统的配件也不需要用贵金属等材料生产，所以民用车级燃料电池系统的成本并不昂贵，甚至低于一些主流厂商的低端四缸发动机。至于燃料电池会不会精确到可靠性不够，你就不用担心了。

航空级技术的一个共同特点是可靠性必须非常高。尤其是作为重中之重的能源供应系统，应该没有半点问题。燃料电池系统在设计之初的想法是使用最简单、小巧、紧凑的结构，最大限度地发挥功能。因此，燃料电池的结构根本不精确。汽车制造商只要能透彻了解内燃机的生产过程，就很容易制造出合格的燃料电池。它可靠吗？那个一直在太空的家伙，在地面上是什么？

燃料电池的优缺点是什么？

燃料电池由于其结构优势，具有内燃机系统难以实现的轻量化和小型化（相同热效率下）的优势。以氢燃料电池为例，丰田生产的燃料电池系统早就比自家的内燃机轻，在A级车里一点也不拥挤。此外，燃料电池系统还具有内燃机难以达到的热效率，这意味着燃料电池在燃烧相同热值的燃料时可以提供比传统内燃机更多的能量，从而达到节能的目的。保存。

除了节能，燃料电池还具有零污染排放的优势。即使在国六排放标准下，传统内燃机仍会排放大量二氧化碳、一氧化碳等颗粒物。但是燃料电池中使用的氢气燃烧后只能产生纯水。这意味着燃料电池具有内燃机无法比拟的环境优势。这些燃料不仅环保且可再生，而且排放物也无污染，甚至可以饮用。

第三，燃料电池虽然被称为电池，但其结构中不包含任何蓄电池。现阶段，我们使用的电池普遍含有多种污染物，报废后产生的污染即使是发达国家也很头疼。然而，燃料电池不存在这样的问题。它的结构由金属和复合材料制成，内部没有化学物质。报废后，全身可回收再利用。是否比锂电池、镍氢电池、铅酸电池更可靠？

第四，燃料电池汽车的充电时间短。大家都知道，目前的新能源纯电动汽车都有一个通病——续航里程短，充电时间长。半个小时的充电和五分钟的空调对于可充电纯电动汽车来说可能是个笑话，但也在一定程度上反映了它们的瓶颈。燃料电池汽车不存在这些问题。它们的充电方式与燃油车相同。几分钟就可以加满一箱油，然后高高兴兴的上路。不用担心里程焦虑，尽情享受驾驶乐趣。

但燃料电池也有缺点。制约人类大规模使用燃料电池的一个重要原因是燃料的制备、运输和储存并不完全安全可靠。成本高、加油站少等问题阻碍了制造商推广燃料电池汽车。毕竟，没有燃料，燃料电池汽车会变成一堆废金属，无法上路行驶。因此，无后顾之忧地驾驶燃料电池汽车需要时间。当燃料生产与成品销售的联系逐渐成熟时，燃料电池汽车必将掀起一场交通能源革命。

燃料电池的现状和前景如何？

据不完全统计，2016年以来，随着国内燃料电池汽车市场的增长和国家政策的支持，国内燃料电池产业投资规模呈现明显增长趋势。我国燃料电池年出货量达到44.7MW。 2017年我国燃料电池出货量占全球的6.67%。随着国内技术水平的提高和产业规模效应的显现，我国燃料电池平均销售价格将呈现下降趋势。

国内相关企业正在快速布局氢燃料电池产业。尽管加湿器、氢气循环装置等部分环节还缺乏相关企业，但产业链聚合的速度正在加快提升。国内氢燃料电池产业取得快速发展，特别是在汽车领域，带动区域产业集群形成，形成京津冀、华东、华南（佛山）四大氢燃料电池产业集群-云浮）和华中（武汉）。当地的研发形势和产业基地已经形成了各自的产业配套和商业应用模式。

2019年燃料电池产业受到重视，长城、吉利两大自主品牌也开始积极布局燃料电池产业，可见中国政府和企业对燃料电池发展的重视车辆。该车商发现，大量热钱流向了燃料电池相关企业。相信在资本的推动下，我国燃料电池产业的发展也将乘风破浪，腾飞腾飞。

从长远来看，氢能作为最清洁、最高效的新能源受到了全世界的关注。燃料电池汽车以其零尾气排放和能源独立的特点，有望实现汽车行业的长期梦想，并向世界展示了其良好的应用前景。技术发展还是有一定优势的。应结合国外先进的汽车制造技术，力争尽快将燃料电池汽车推向市场，具有广阔的投资潜力。

结论

有了政策支持、资金铺路和人才储备，中国企业可以随心所欲地开发燃料电池技术。过去，由于市场和行业重点不再是燃料电池汽车，车企并没有过多关注。时至今日，雷霆万钧，燃料电池的优势再次让我们看到了在不影响出行质量的情况下节能环保的能源希望。想超车？为燃料电池汽车的“杆位”卷起袖子。

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