隨著全球應對氣候變化壓力的持續增大，在“碳達峰、碳中和”的戰略背景下，國家對氫燃料電池汽車產業重視程度及支持力度持續增大，隨著氫燃料電池技術的逐漸成熟，氫燃料電池汽車或將成為下一個新能源車熱點。

燃料電池作為氫燃料電池汽車的心臟，在其逐漸進入大眾視野的大趨勢下，加深對燃料電池的了解顯得尤為重要。

下面我們就用三個關鍵詞，帶大家快速讀懂車用燃料電池。

//?關鍵詞1：發電技術

燃料電池是通過化學反應，將燃料及氧化劑中蘊含的化學能轉換為電能的裝置。故而，燃料電池不是傳統意義上的電池，而是一種發電技術，它是繼水力發電、熱能發電和核電之后的第四種發電技術。

近年來，“燃料電池”幾乎被專門用來形容以氫作為燃料的反應堆。

//?關鍵詞2：質子交換膜燃料電池

說起燃料電池的分類，目前最常用的分類方法是按其采用的電解質的類型分類，通常可分為：質子交換膜燃料電池，堿性燃料電池，磷酸燃料電池，固體氧化物燃料電池以及熔融碳酸鹽燃料電池五類。

其中，質子交換膜燃料電池是目前處于商業化最前沿的燃料電池，質子交換膜燃料電池可以在 25-105攝氏度下運行，啟動時間較短，同時對氧化劑要求較低，空氣就可以作為其氧化劑來源。這些特性使得質子交換膜燃料電池成為汽車能源的理想解決方案，在新能源汽車中具有十分廣泛的應用前景。

質子交換膜燃料電池的工作原理：

氫氣由儲氫罐輸入燃料電池的陽極，在催化劑的作用下，一個氫分子分解為兩個氫原子，氫原子再分解為一個氫離子和一個電子；

氫離子通過質子交換膜到達陰極，電子無法通過質子交換膜，從外電路到達陰極；

空氣進入燃料電池的陰極，空氣中的氧氣與通過外電路達到陰極的電子形成氧離子，同時，與穿過質子交換膜的氫離子結合形成水分子；

綜上，上述過程中電子從外電路到達陰極的過程就形成電流，即將氫氣中的化學能轉化為了電能。

//?關鍵詞3：電堆

電堆是質子交換膜燃料電池的核心零部件，被稱為是質子交換膜燃料電池的心臟。

電堆是什么？顧名思義，“堆，有堆積的意思”。電堆又叫燃料電池堆，其實就是將多個單體質子交換膜燃料電池以串聯方式堆疊組合起來。

要了解電堆，那就先來看看單體質子交換膜燃料電池的構造。

單體質子交換膜燃料電池由膜電極和雙極板兩大部分組成。

膜電極是能量轉換的多相物質傳輸和電化學反應場所。膜電極的結構主要包括質子交換膜，催化層以及氣體擴散層，其中氣體擴散層通常包括碳紙/碳布和負載在其上的微孔層。

雙極板又稱集流板，其功能是提供氣體流道，防止電池氣室中的氫氣與氧氣串通，并在串聯的陰陽兩極之間建立電流通路，目前市場上質子交換膜燃料電池的雙極板材料有石墨、金屬和復合材料三類。

而一個電堆就是由數百個這樣的單體質子交換膜燃料電池組合而成的。

其中，第二代（右）Mirai與2020年12月發布并開售， 新Mirai電堆的電池節數從370片降到了330片，包含端板的體積從33L降到了24L，質量從41kg降到了24kg，但最大輸出功率卻由Mirai的114kW提升到128kW，提升了25%，體積功率密度從3.5kW/L提升到5.4kW/L，質量功率密度從2.8kW/kg提升到5.4kW/kg。

通過以上三個關鍵詞，我們快速的科普了現有市場上車用燃料電池的主要結構和工作原理。希望這篇文章能成為大家認識氫燃料電池的開端，為后續對氫燃料電池有更深入了解奠定基礎。

//?總結

隨著傳統能源逐漸退出歷史舞臺，氫燃料電池作為清潔能源，在“碳中和”這場能源革命中的優勢日趨顯現。雖說氫燃料電池當前還處于商業化初期，但目前各地政府以及各領域的玩家已紛紛加入，加速產業布局，整個氫燃料電池產業未來有著巨大的發展空間。未來誰又能借著這股“氫”風成為新的獨角獸，我們拭目以待。
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　　審核編輯：鄢夢凡