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解读氢燃料电池:前景广阔 商业化之路并不远

导读: 在日渐火热的民用无人机市场,氢燃料电池动力系统让很多企业想尝试却又顾虑重重。随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,氢燃料电池被运用于发电、汽车、航空等领域。让企业犹豫不决的,是其高昂的成本,除此之外,技术的可靠性更是关键原因。

  在日渐火热的民用无人机市场,氢燃料电池动力系统让很多企业想尝试却又顾虑重重。

  其实氢燃料并不是个什么新发明,早在半个世纪前氢能就应用于航天领域了,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,氢燃料电池被运用于发电、汽车、航空等领域。

  让企业犹豫不决的,是其高昂的成本,除此之外,技术的可靠性更是关键原因。为此,我们采访了众宇动力副总经理李九鼎先生,对氢燃料电池动力系统进行详尽的了解。

  Q:氢燃料电池为什么是被看好的21世纪新能源之一,氢燃料电池与锂电池相比,到底有哪些优势?

  A:氢能在无人机、汽车、工厂、住宅供电等方面都有着极大的需求和应用前景,甚至在未来有望取代现有石油经济体系,进入“氢经济”时代,成为人类生活必不可少的能源。主要有几大优点:

  一是高效能:其发电效率通常能达到32%至70%。以民用无人机为例,目前市面上的多旋翼无人机主要采用锂聚合物电池作为主要动力,续航能力一般在20 分钟至30分钟之间,因技术方面不同有所差别,大部分续航时间都是在45分钟以内;而氢燃料电池动力系统的旋翼机,续航时间超过4.5小时。

解读氢燃料电池:前景广阔 商业化之路并不远

  二是环保:燃料电池的排气是水蒸气,对环境的影响可忽略不计。随着全球工业化进程不断加快,化石燃料消耗量日益增长,环境污染问题也越来越受到关注,氢能有望成为清洁燃料的替代品。

  三是安全:氢气是最轻的、逃逸性最强的燃料,很难聚集;燃料电池工作的整个过程温度在80C以下,没有燃烧过程;海拔3000m以下,对燃料电池性能影响微乎其微。

  Q:那氢燃料电池的工作原理是什么?

  A:氢燃料电池是使用氢这种化学元素,制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢在阳极变成氢离子(质子)通过电解质转移到阴极,同时放出电子通过外部的负载到达阴极,与氧气发生反应生成水。

  氢燃料电池的基本结构和基本燃料电池的结构相同包括:电极、电解质隔膜与集电器等。

  电极是燃料氧化和还原的电化学反应发生的场所,可分成阴极与阳极两部分。电解质隔膜的功能是分隔氧化剂与还原剂并同时传导离子。目前燃料电池所采用的电解质隔膜可以分为两类,一类为以绝缘材料制作多孔隔膜,例如石棉膜、碳化硅膜和铝酸锂膜等,再将电解液,例如氢氧化钾、磷酸和熔融碳酸盐等,浸入多孔隔膜:另一类电解质隔膜为固态离子交换膜,例如质子交换膜燃料电池中采用的全氟磺酸树脂膜。集电器也称做双极板,它只有收集电流、疏导反应气体及分隔氧化剂与还原剂的作用;双极板的性能取决于材料特性、流场设计与加工技术。

  由于供应给阴极板的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气,并及时把水(蒸气)带走,就可以不断地提供电能。由于氢燃料电池不储能,确切的讲应该称为氢发电装置。

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