氫燃料被公認(rèn)為最清潔的能源，在全球節(jié)能減排的大趨勢(shì)下，氫燃料也被汽車產(chǎn)業(yè)列為終極解決方案。全球燃料電池市場(chǎng)發(fā)展迅猛，2008年全球燃料電池出貨量為9.5千件，2015年燃料電池出貨量達(dá)到71.5千件，是2008年的7.5倍。

氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的興起，首先離不開(kāi)政策的大力推動(dòng)。從《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016年-2030年)》、《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，再到《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等，這些文件均明確提出要發(fā)展燃料電池汽車，這預(yù)示著燃料電池車的發(fā)展將要駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

那什么是氫燃料電池呢？

燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和輔助設(shè)備組成。

其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極。

它本質(zhì)是一種發(fā)電機(jī)，其燃料和氧化劑不經(jīng)過(guò)燃燒而直接通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能。因此，燃料電池不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池作為電能轉(zhuǎn)化裝置時(shí)，它的效率可以達(dá)到60%，甚至在作為熱電聯(lián)產(chǎn)裝置時(shí)它的效率高達(dá)80%。

相比于其他電池，燃料電池發(fā)電效率高，它的發(fā)電效率可達(dá)到85%～90%；此外，環(huán)境污染小，燃料電池以天然氣等富氫氣體為燃料時(shí),二氧化碳的排放量比熱機(jī)過(guò)程減少40%以上,這對(duì)緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的；燃料電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)動(dòng)部件少,工作時(shí)噪聲很低；對(duì)于燃料電池而言,只要含有氫原子的物質(zhì)都可以作為燃料,燃料范圍十分廣泛；燃料電池具有組裝式結(jié)構(gòu),安裝維修方便,不需要很多輔助設(shè)施，更加易于建設(shè)。

應(yīng)用領(lǐng)域

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(jìn)入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，很快，氫燃料電池就被運(yùn)用于發(fā)電和汽車。

大型電站

無(wú)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(shí)呈現(xiàn)為高峰，有時(shí)則呈現(xiàn)為低谷，這就會(huì)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(jī)這些龐大的設(shè)備上，燃燒時(shí)還會(huì)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(jìn)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(huì)分解，并把所吸收的氫釋放出來(lái)，這就構(gòu)成了一種良好的貯氫材料。

固定電源

固定電源應(yīng)用是目前最大的市場(chǎng)固定電源市場(chǎng)包括所有的在固定的位置運(yùn)行的作為主電源、備用電源或者熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料電池，比如分布式發(fā)電及余熱供熱等。固定燃料電池被用于商業(yè)、工業(yè)及住宅主要和備份能發(fā)電，它還可以作為動(dòng)力源可以安裝在片源遠(yuǎn)位置，如航天器、遠(yuǎn)端氣象站、大型公園及游樂(lè)園、通訊中心、農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地帶，對(duì)于一些科學(xué)研究站和某些特種應(yīng)用非常重要。固定電源應(yīng)用在燃料電池主流應(yīng)用中占比最大，其中美國(guó)市場(chǎng)目滲透率略高，大型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心使用量呈較明顯的上升趨勢(shì)。

交通運(yùn)輸

交通動(dòng)力應(yīng)用是目前關(guān)注度最高的燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域，交通運(yùn)輸市場(chǎng)包括為乘用車、巴士/客車、叉車以及其他以燃料電池作為動(dòng)力的車輛提供的燃料電池，例如特種車輛、物料搬運(yùn)設(shè)備和越野車輛的輔助供電裝置等。

汽車用燃料電池作為動(dòng)力系統(tǒng)是目前關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。這是目前是爆發(fā)最迅猛，也是關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。

燃料電池為動(dòng)力的叉車是燃料電池在工業(yè)應(yīng)用內(nèi)最大的部門之一。用于材料搬運(yùn)的大多數(shù)燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池提供動(dòng)力，但也有一些直接甲醇燃料叉車進(jìn)入市場(chǎng)。