氢(qīng)燃料电(diàn)池是使用(yòng)氢这种化学元素,制造(zào)成(chéng)储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和(hé)阴极,氢通(tōng)过阳极向外(wài)扩(kuò)散和电解(jiě)质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。
和普(pǔ)通电池一样,燃料电池由阳极、阴极和(hé)电解质(zhì)组(zǔ)成。大部分燃料电池汽车使用聚合物交换膜燃料(liào)电(diàn)池(PEMFC)。氢燃料电池的基本工作(zuò)原理是将氢气送到燃(rán)料电池的阳极板(负极),经过催(cuī)化剂——铂的作用,氢原子中的(de)一(yī)个(gè)电子(zǐ)被分离出(chū)来,失(shī)去电子的氢离子(zǐ)(质子(zǐ))穿过质子(zǐ)交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),与(yǔ)氧原子和(hé)氢离(lí)子重新(xīn)结合为水,如图所示。
由于供应给阴极板的氧,是从空气中获得的(de),因此只要不断地给阳极板供(gòng)应氢,给阴极(jí)板供应空气,并及(jí)时把水(蒸(zhēng)气)带(dài)走,就(jiù)可以不断地(dì)提(tí)供电能。由于氢燃料电池(chí)不储能,确切地讲应该称为氢发电装置。
氢(qīng)燃料电池与其他(tā)电池的区别
干电池(chí)、蓄电(diàn)池(chí)是一种(zhǒng)储能装置,是把电能贮(zhù)存起来,需要时再释放出来(lái);而氢燃料电(diàn)池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把(bǎ)化学能直接转化为电能(néng)的电化学发(fā)电装置。另外,氢燃(rán)料电池的电极用特制多孔(kǒng)性材料(liào)制成,这是氢燃料电池的(de)一项关键(jiàn)技术,它不仅要为气体和(hé)电解质提供较大的接触面,还要(yào)对电池的(de)化学反应起催(cuī)化作用。
丰田汽车公司已推出氢(qīng)燃料电(diàn)池汽车,并将在2015年(nián)上半年上(shàng)市。2014年1月(yuè)6日知名汽车厂商日本丰田宣布,面向其他厂商无偿(cháng)提供 5,680 项燃料电池相关的技术专利授权,包括燃料电池、储(chǔ)氢罐、电池控制系统等方面(miàn)的技术专利,丰田此举(jǔ)是为推动以氢为主(zhǔ)要(yào)燃料的(de)电动车推广和普(pǔ)及。氢燃料电池(chí)技(jì)术是未来改变人(rén)类生活的十(shí)大(dà)新(xīn)技术之一,将成为(wéi)解决石(shí)油危(wēi)机的新途径(jìng)。
燃料电池汽车
其实氢(qīng)燃(rán)料电池已不是什么全新(xīn)的技术,20世(shì)纪60年(nián)代(dài),氢燃料电池就已经成功(gōng)地应用于航天领域。往返于太空和地球之(zhī)间(jiān)的“阿波(bō)罗(luó)”飞(fēi)船就安装了这(zhè)种(zhǒng)体积小、容量大的装置(zhì)。
进入70年代以(yǐ)后,随(suí)着人(rén)们(men)不(bú)断地掌握多种先进的制(zhì)氢技术,很快,氢燃料电(diàn)池就被运用于发电和汽车。波音公司于2008年4月3日成功试飞氢燃料电池为动力源的(de)一架(jià)小型飞机。
全球范围内(nèi)已经掀起诸多关于氢燃料电池(chí)汽(qì)车和电(diàn)动汽车孰是(shì)孰非的热(rè)议,国内(nèi)舆论(lùn)也不(bú)乏对中国以纯电驱动(dòng)为(wéi)新能源汽车战略取向的(de)质疑。
氢燃料电池汽车是终极环保汽车(chē)。氢燃(rán)料电池汽车零(líng)排放(fàng),且一次加氢续驶(shǐ)里程长,加氢时间短,相当于汽油车,一直以来(lái)被作为新能源汽车技术(shù)路线之一(yī)。