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,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。
和普通电池一样,燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。大部分燃料电池汽车使用聚合物交换膜燃料电池(PEMFC)。
氢燃料电池的基本工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂——铂的作用,氢原子中的一个电子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),与氧原子和氢离子重新结合为水,如图所示。
由于供应给阴极板的氧,是从空气中获得的,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,确切地讲应该称为氢发电装置。
氢燃料电池与其他电池的区别
干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放出来;而氢燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。
另外,氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成,这是氢燃料电池的一项关键技术,它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化作用。
丰田汽车公司已推出氢燃料电池汽车,并将在2015年上半年上市。2014年1月6日知名汽车厂商日本丰田宣布,面向其他厂商无偿提供 5,680 项燃料电池相关的技术专利授权,包括燃料电池、储氢罐、电池控制系统等方面的技术专利,丰田此举是为推动以氢为主要燃料的电动车推广和普及。氢燃料电池技术是未来改变人类生活的十大新技术之一,将成为解决石油危机的新途径。
燃料电池汽车
其实氢燃料电池已不是什么全新的技术,20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。
进入70年代以后,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,很快,氢燃料电池就被运用于发电和汽车。波音公司于2008年4月3日成功试飞氢燃料电池为动力源的一架小型飞机。
全球范围内已经掀起诸多关于氢燃料电池汽车和电动汽车孰是孰非的热议,国内舆论也不乏对中国以纯电驱动为新能源汽车战略取向的质疑。
氢燃料电池汽车是终极环保汽车。氢燃料电池汽车零排放,且一次加氢续驶里程长,加氢时间短,相当于汽油车,一直以来被作为新能源汽车技术路线之一。
氢燃料电池汽车的缺点
1. 氢气的来源问题
氢气不像氮气和氧气是空气中的最主要组成因素,想得到氢气可以通过电解水,但这可是个不太经济的方法,能量损失极大!
你想,先从电解水开始,耗费电能,产生氢气,氢气再发电过程中还会有能量损失;电解水的电现在也是以煤电为主发出来的吧,烧煤发电也会有能量损失。
2. 金属铂的稀缺
在氢燃料电池发电的过程中会用到金属铂作为催化剂。这种金属就是咱结婚买戒指那个比24K金更贵的那个铂,它少啊,它贵啊,那么大规模生产氢燃料电池,这个铂就是瓶颈,完全没有规模化后成本减少的效应,反而需求越多越贵,这可怎么办好?
3. 氢气的安全性
有人说带着氢气瓶就像带个氢弹,到底这个氢气瓶会不会爆炸啊?氢气是最轻的气体,它的扩散性极强,氢的扩散系数比空气大3.8倍,比汽油大7.5倍,由此可以证明氢比汽油安全是有根据的。
所以少量的氢气泄漏,可以在空气中很快被稀释成安全的混合气。氢气的比重小,易向上逃逸,这使得事故时氢气的影响范围要小得多。
4.制造和使用绿色氢气的费用更高
燃料电池汽车的主要问题是,制造驱动它们的氢气燃料要消耗比普通电动汽车更多的能源。
污染也是个很严重的问题。除了甲烷转化,获得绿色氢气的唯一可行的方式是通过电解。但坦白讲,这一过程中消耗的电可以更好地用在普通电动汽车上。
原创文章，作者：汽车安心，如若转载，请注明出处：https://www.qicheax.com/7690.html
相关推荐
-
汽车尾气刺鼻处理方法
环境与发展是世界各国普遍关注的焦点问题，发展不仅是满足当代人的需要，还要考虑和不损害后代人的生存条件。因此，保护人类赖以生存的环境成为世界共同关心的问题。汽车污染是环…
-
新能源汽车排名前十名有哪些品牌
新能源汽车市场上已经有着诸多品牌，对于消费者来说，除了考虑自身需求以及预算来选择之外，品牌也是非常重要的一方面。那么在市面上，有哪些品牌的关注指数是最高的呢？今天就来盘点一下。…
-
理想汽车one到底怎么样
国内汽车市场新能源领域历经大浪淘沙之后，依然“健在”的造车新势力品牌屈指可数，理想品牌就是这当中少数几位“幸存者”之一。数据显示，自2019年12月4日开启交付，至今年4月，理想汽…
-
新能源汽车的定义和分类
最近被问起新能源汽车的种类越来越多，哪种才是最能满足消费者需求的技术路线？说到新能源车型的种类，如果分大类常见的有BEV，HEV和PHEV。让小星来推荐，小星第一个想到的就是PHE…
-
汽车扭矩和功率是什么意思
相信很多小伙伴都有这个问题，在买车看车的时候，总被提到最大功率，还有最大扭矩，还有几千转什么的，这些个看着特别专业的数值到底有什么意义？今天小编就把这三个参数给大家讲…
-
氢燃料电池汽车和锂电池汽车的比较
在电动化浪潮之下，锂电池已成为炙手可热的黄金赛道。热点之外，如今又有一股新的技术力量逐渐壮大，它并不是要颠覆谁，而是作为锂电池的补充，成为能源变革的新推手。 &nbs…
-
汽车漏电电流多少为正常图解
一、前言 蓄电池漏电造成的车辆无法起动故障越来越多，准确判断故障并定位故障点成为了售后维修中的一大问题。本文以大众汽车为研究对象，对汽车漏电原因进行了分析并介绍了相应诊断方…