航天領(lǐng)域
20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術(shù)，很快，氫燃料電池就被運用于發(fā)電和汽車。
(福建亞南集團為清潔能源解決方案供應(yīng)商，致力于氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。亞小南為您解答)
大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶。但由于各用電戶的負(fù)荷不同，電網(wǎng)有時呈現(xiàn)為高峰，有時則呈現(xiàn)為低谷，這就會導(dǎo)致停電或電壓不穩(wěn)。另外，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機這些龐大的設(shè)備上，燃燒時還會消耗大量的能源和排放大量的有害物質(zhì)。而使用氫燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進行燃燒，能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)60%～80%，而且污染少、噪音小，裝置可大可小，非常靈活。
氫的化學(xué)特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會分解，并把所吸收的氫釋放出來，這就構(gòu)成了一種良好的貯氫材料。
汽車應(yīng)用
20輛中國自主研制的氫燃料電池轎車在同濟大學(xué)新能源汽車工程中心舉行赴京發(fā)車儀式，它們將在奧運
福田氫燃料電池客車
福田氫燃料電池客車 [2]
會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基于大眾帕薩特領(lǐng)馭車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統(tǒng)平臺而成功研發(fā)出來的。它們以氫氣為能源，經(jīng)氫氧化學(xué)反應(yīng)生成水，真正實現(xiàn)零污染。氫燃料電池轎車加一次氫可跑300多公里，時速達(dá)每小時140~150公里。氫燃料電池轎車比同類型內(nèi)燃機車重200多公斤，貴5倍以上。
氫燃料電池車的工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽極板（負(fù)極），經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板（正極），而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的，這個電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經(jīng)傳動系統(tǒng)、驅(qū)動橋等帶動車輪轉(zhuǎn)動，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60~80%，為內(nèi)燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車，氫燃料是完美的汽車能源！
氫燃料電池車的優(yōu)勢毋庸置疑，劣勢也是顯而易見。隨著科技的進步，曾經(jīng)困擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的貯存技術(shù)等問題已經(jīng)逐步攻克并不斷完善，然而成本問題依然是阻礙氫燃料電池車發(fā)展的最大瓶頸。氫燃料電池的成本是普通汽油機的100倍，這個價格是市場所難以承受的。
據(jù)悉，這批氫燃料電池車，最大輸出功率高達(dá)60千瓦，燃料消耗僅為每百公里1.2公斤氫氣，大約相當(dāng)于4升93號汽油。
英國政府將大力發(fā)展氫燃料電池汽車，計劃在2030年之前使英國氫燃料電池車保有量達(dá)到160萬輛，并在2050年之前使其市場占有率達(dá)到30%-50%。政府將從2015年起實現(xiàn)氫燃料電池汽車本土化生產(chǎn)，并自行研發(fā)相關(guān)技術(shù)，另外還將建設(shè)氫燃料補給站。 [3]
目前豐田汽車公司已經(jīng)將燃料電池的成本大幅降低, 整車價格控制在6.9萬美元(40萬人民幣), 可提供100KW動力輸出, 續(xù)航能力達(dá)到700公里. 并將在北美和日本本土上市, 上市時間為2015年上半年. [4]
飛機應(yīng)用
工作原理
燃料電池（Fuel Cell），是一種發(fā)電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續(xù)充電，燃料電池正如其名，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，所需的燃料是“氫”，其之所以被歸類為新能源，原因就在此。燃料電池的運作原理（如圖1），也就是電池含有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜所構(gòu)成。氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣（或空氣）則由陰極進入燃料電池。經(jīng)由催化劑的作用，使得陽極的氫分子分解成兩個質(zhì)子（proton）與兩個電子（electron），其中質(zhì)子被氧‘吸引’到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達(dá)陰極。在陰極催化劑之作用下，質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。燃料電池所使用的“氫”燃料可以來自于水的電解所產(chǎn)生的氫氣及任何的碳?xì)浠衔铮缣烊粴狻⒓状肌⒁掖迹ň凭⒄託獾鹊取Ｓ捎谌剂想姵厥墙?jīng)由利用氫及氧的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統(tǒng)電池充電耗時的問題，是目前最具發(fā)展前景的新能源方式，如能普及并應(yīng)用在車輛及其他高污染之發(fā)電工具上，將能顯著減輕空氣污染及溫室效應(yīng)。
氫燃料電池飛機
氫燃料電池飛機
時速百公里
波音公司于2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。波音公司稱這在世界航空史上尚屬首次，預(yù)示航空工業(yè)未來更加環(huán)保。但波音承認(rèn)，這一技術(shù)不太可能為大型客機提供主要動力。
波音公司于2008年2月至3月3次在西班牙奧卡尼亞鎮(zhèn)進行試飛氫燃料電池飛機，成功試飛具有歷史意義。　小型飛機起飛及爬升過程使用傳統(tǒng)電池與氫燃料電池提供的混合電力。爬升至海拔1000米巡航高度后，飛機切斷傳統(tǒng)電池電源，只靠氫燃料電池提供動力。飛機在1000米高空飛行了約20分鐘，時速約100公里。這一技術(shù)對波音公司意義重大，也讓航空工業(yè)的未來“充滿綠色希望”。
小型飛機由奧地利“鉆石”（Diamond）雙座螺旋槳動力滑翔機改裝而成，飛機內(nèi)安裝了質(zhì)子交換膜燃料電池和鋰離子電池。小型飛機翼展16.3米，機身長6.5米，重約800公斤，可容納兩人。試飛過程中，機上只有飛行員一人。
在機艙內(nèi)，傳統(tǒng)電池安放于唯一的乘客座位上，飛行員背后有一個類似潛水員使用的氧氣罐。波音公司說，這架飛機連續(xù)飛行時間最長45分鐘，“不會產(chǎn)生任何噪音”。氫燃料電池通過氫轉(zhuǎn)化為水的過程產(chǎn)生電流，不產(chǎn)生溫室氣體。除熱量外，水蒸氣是氫燃料電池產(chǎn)生的唯一副產(chǎn)品。
波音的氫燃料電池飛機帶來技術(shù)突破，但“波音（歐洲）研究與技術(shù)”部稱，。這一技術(shù)可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術(shù)突破。
技術(shù)局限性
在燃料價格上漲、環(huán)境污染與全球變暖的情況下，對更清潔、更安全、效率更高的交通工具的需求快速增長。
波音的氫燃料電池飛機帶來技術(shù)突破，但波音（歐洲）研究與技術(shù)部負(fù)責(zé)人埃斯卡蒂說，氫燃料電池可以為小型飛機提供飛行動力，但不能為大型客機提供主要動力。
波音公司負(fù)責(zé)試飛工作的工程師涅韋斯·拉佩納說，這一技術(shù)可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術(shù)突破。波音公司說，將繼續(xù)開發(fā)氫燃料電池的潛力，以改善環(huán)境。
國際能源機構(gòu)說，推廣使用氫氣和氫燃料電池，可減少石油、天然氣、煤炭這三種可產(chǎn)生溫室氣體的能源消耗。

標(biāo)簽：應(yīng)用領(lǐng)域燃料電池