根據(jù)2018年5月1日實(shí)施的《GB／T 19596－2017 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)》分類，電動(dòng)動(dòng)汽車分為三類，分別是純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車。目前，全球能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，氫能和燃料電池是未來(lái)重要發(fā)展方向和趨勢(shì)，燃料電池汽車也被認(rèn)為是未來(lái)新能源汽車的終極選擇。今天，電動(dòng)汽車資源網(wǎng)就帶大家一起來(lái)了解一下燃料電池。
什么是燃料電池？
燃料電池，是一種將燃料所擁有的化學(xué)能直接地轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，其又被稱作電化學(xué)發(fā)電器，其主要由電極、電解質(zhì)隔膜和集電器組成。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看，燃料電池是最有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。
燃料電池的發(fā)電原理
燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它按照電化學(xué)原理，即原電池工作原理，等溫的把儲(chǔ)存在燃料和氧化劑里的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，所以實(shí)際上過(guò)程是氧化還原反應(yīng)。在運(yùn)行時(shí)，外部供給電池的氫在燃料極放出電子變成氫離子，氫離子通過(guò)電解質(zhì)后轉(zhuǎn)向空氣極，而電子則通過(guò)外電路到達(dá)空氣極。在空氣極，由外部供給電池的氧，與氫離子和電子產(chǎn)生反應(yīng)生成水。電能則由外電路進(jìn)行輸出。燃料電池和普通的干電池都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，但是兩者有一個(gè)很大的不同點(diǎn)，即封存在干電池中參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)最終會(huì)消耗殆盡，反應(yīng)停止，就不能再輸出電能；但是對(duì)燃料電池來(lái)說(shuō)，只要能不斷地給它提供燃料氣體和氧化劑，化學(xué)反應(yīng)就能一直進(jìn)行下去，從而不停地輸出電能。
燃料電池的優(yōu)勢(shì)
1．對(duì)環(huán)境的污染小
燃料電池之所以會(huì)被認(rèn)為是未來(lái)新能源汽車的終極選擇，很大的一個(gè)原因就是燃料電池對(duì)環(huán)境的污染小。燃料電池電動(dòng)汽車在本質(zhì)上是一種零排放汽車，燃料電池沒(méi)有燃燒過(guò)程，若以純氫作燃料，通過(guò)電化學(xué)的方法，將氫和氧結(jié)合，只會(huì)產(chǎn)生水。采用其他富氫有機(jī)化合物用車載重整器制氫作為燃料電池的燃料，生成物除水之外還可能有少量的二氧化碳，但其排放量遠(yuǎn)少于內(nèi)燃機(jī)，且沒(méi)有其他污染排放，如氧化氮、氧化硫等等，接近零排放。與傳統(tǒng)汽車相比既減少了機(jī)油泄漏帶來(lái)的污染，又降低了溫室氣體的排放，所以燃料電池堆環(huán)境的污染很小。
2．能量轉(zhuǎn)換率高
燃料電池沒(méi)有活塞或渦輪等機(jī)械部件及中間環(huán)節(jié)，因此不會(huì)受到卡諾循環(huán)的限制，它在運(yùn)行時(shí)把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，所以相比內(nèi)燃機(jī)的燃燒作用不會(huì)產(chǎn)生大量廢氣與廢熱，能量轉(zhuǎn)化效率目前能達(dá)到約40％～60％，而內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)換效率只有10～20％左右。能量轉(zhuǎn)換率高，就可以節(jié)省許多的能源。
3．可使用的燃料范圍廣
燃料電池可使用的燃料范圍非常廣泛，含有氫原子的能源都可以用作燃料電池的燃料。氫可以通過(guò)水分解來(lái)獲得，也可以通過(guò)其他的可再生能源來(lái)獲得，如天然氣、丙烷、煤炭、沼氣、甲醇等等。可使用的燃料范圍廣，能源多樣性就強(qiáng)，這樣可以降低對(duì)現(xiàn)有主要能源石油的依賴性，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，緩解能源緊張的問(wèn)題。
4．安全性相對(duì)較高
燃料電池在工作過(guò)程中，電池溫度不會(huì)超過(guò)100℃，如果加上冷卻措施，溫度還會(huì)更低，此外燃料電池的外殼如果破裂，也不會(huì)產(chǎn)生爆炸，只會(huì)有燃燒反應(yīng)，相對(duì)其他電池來(lái)說(shuō)安全性更高。
5．穩(wěn)定性強(qiáng)
燃料電池不管是高于其額定功率運(yùn)行還是低于其額定功率運(yùn)行，它都能穩(wěn)定承受，并且效率變化不大。除此之外，它還能夠在短時(shí)過(guò)載能力可以達(dá)到額定功率的200％且仍能穩(wěn)定運(yùn)行，非常適用于汽車的加速、爬坡等情況。
6．運(yùn)行時(shí)噪音低
燃料電池的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，除了空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)以外沒(méi)有其他的運(yùn)動(dòng)零部件，因此在運(yùn)行的時(shí)候噪音非常低。
燃料電池的劣勢(shì)
1．電池生產(chǎn)成本高
燃料電池本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擁有的零部件不多，但是目前最常見的質(zhì)子交換膜燃料電池需要用到的鉑金屬，鉑金屬資源稀缺，價(jià)格高昂，也因此導(dǎo)致燃料電池的生產(chǎn)成本升高。
2．燃料制取成本高
目前燃料電池多數(shù)還是以氫能源為主，而氫氣的制取目前還是以電解水為主，這就需要消耗電力來(lái)獲得氫氣，導(dǎo)致制取成本高。
3．燃料儲(chǔ)存難度高
氫氣作為目前燃料電池的主要燃料，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)，需要高壓、密封，保證不能泄漏，這就對(duì)儲(chǔ)存技術(shù)提出了很高的要求。
4．配套基礎(chǔ)設(shè)施不足
雖然燃料電池目前正在慢慢普及，但是其配套的基礎(chǔ)設(shè)施卻沒(méi)有跟上，電動(dòng)汽車資源網(wǎng)了解到，截止至2018年2月，我國(guó)已建成及在建的加氫站有31座，但運(yùn)營(yíng)中的卻只有12座，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。