燃料电池主要核心部件是?

发布网友发布时间：2022-04-30 07:11

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热心网友时间：2022-06-18 22:18

燃料电池实际上是一个化学反应器，它把燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能。它没有传统发电装置上的原动机驱动发电装置，也没有直接的燃烧过程。燃料和氧化剂从外部不断输入，它就能不断地输出电能。它的反应物通常是氢和氧等燃料，它的副产品一般是无害的水和二氧化碳。燃料电池的工作不只靠电池本身，还需要燃料和氧化剂供应及反应产物排放等子系统与电池堆一起构成完整的燃料电池系统。

一、电极

实际应用的燃料电池，需要有足够高的电流密度，因而应提高电极反应的速率。燃料电池中的反应发生在电极表面(严格说是电极、气体和电解质组成的三相界面)上，氢气在阳极发生电极反应，产生的电子和质子分别通过外电路和电解质到达阴极，并在阴极与氧气反应生成水。电子经过外电路时输出了电能。

影响电极反应速率的主要因素是催化活性和电极表面积。燃料电池的电极不是简单的固体电极，而是所谓的多孔电极。多孔的表面积是电极几何面积的102一108倍。电极的催化活性对于低温燃料电池尤为重要，因为电极反应在低温时的速率很低。

另外燃料电池的电极还要求导电性好，耐高温和耐腐蚀。

二、电解质

燃料电池中电解质的主要作用是提供电极反应所需的离子、导电以及隔离两极的反应物质。与一般电解质不同，燃料电池中的电解质或者本身没有流动性，或者被固定在多孔的基质中。

PEMFC的电解质是固态聚合物膜，允许质子通过，故称为质子交换膜。

AFC的电解质是KOH溶液，根据电池工作温度的不同(50一200cC)，KOH的浓度变化很大(35%一85%)。KOH被吸附在石棉基质中。KOH与COZ反应生成溶解度较低的KzCO，而造成堵塞，反应气体中的CO2需要去除。

PAFC使用接近100%的磷酸为电解质，浸在多孔sic陶瓷中。浓磷酸的热稳定性好，并可以吸收电极反应生成的水蒸气，因而PAFC的水管理简单。

MCFC的电解质是混合碳酸盐(LieCO,-K2CO,)，基质为LiAMO2陶瓷，导电的离子是CO;一。

SOFC的电解质是多孔金属氧化物，即Y2O,稳定的ZrO2，导电的离子是O2一。

三、双极板

阴极、阳极和电解质构成一个单个燃料电池，其工作电压约0.7V。为了获得实际需要的电压，须将几个、几十个甚至几百个燃料电池连接起来，称为电池堆。两个相邻的燃料电池通过一个双极板连接。双极板的一侧与前一个燃料电池的阳极相连，另一侧与后一个燃料电池的阴极连接(故称为双极板)。

双极板的主要作用有3个，即收集燃料电池产生的电流、向电极供应反应气体、阻止两极之间反应物质的渗透。另外，双极板还起到支撑、加固燃料电池的作用。

低温(小于300cC)燃料电池的双极板材料通常是石墨，高温燃料电池的双极板用不锈钢或导电陶瓷制作。不论用何种材料，双极板的设计和制作都是十分关键的。

热心网友时间：2022-06-18 22:19

燃料电池堆核心零部件材料的“白菜化”时代到了吗？

我国"十四五"规划，对氢燃料电池堆核心零部件材料国产化进行了战略规划和布局。

在业界，已有国内公司，十八年前就开始了相关研发工作，取得了可喜的实际成绩。成为了PEM燃料电池核心零部件材料国产化先行者。

据进入氢燃料电池行业超过20年的业内人士透露，上海河森公司早在2003年开始，为协议签约的"3v"客户，定制开发多款优化对应匹配于不同类型PEM燃料电池核心国产化零部件材料。并于2005年即开始批量供应该类客户。单以导电扩散层材料碳纸为例，向该类"3v"客户销售的特供价格(含*)，已经是当时完税后的进口碳纸价格的1/6~1/5至今。

上述价格的十余种国产导电扩散层碳纸材料中:
最厚的超过1毫米碳纸;
最薄的小于0.1毫米碳纸;
另有用于特定场景的不透气的碳纸材料；
以及带有流场的导电扩散层碳纸材料;
有人工干预定向排列的机织型导电扩散层碳纸；
以及"机织/无纺"多层复合成型的导电扩散层碳纸;
更有再生式燃料电池和PEM水电解制氢制氧电池专用的导电扩散层钛合金纤维纸。

上海河森公司持续十八年，为"3v"客户定制开发能够匹配各种类型PEM燃料电池国产化零部件材料过程中，积累了丰富的低成本批量化工程化经验。

其中优化开发匹配过的膜电极种类，按燃料电池类型可分为:
氢空开放式自增湿系统燃料电池;
氢空密闭式空冷系统燃料电池;
氢空密闭式水冷系统燃料电池;
直接甲醇燃料电池;
直接乙醇燃料电池;
氢氧再生式燃料电池;
水电解制氢制氧电池系统;
微生物燃料电池等。

在应用于上述各类型燃料电池国产催化剂方面，上海河森公司开发了:
有用于氢空氢氧燃料电池的铂碳催化剂;
有用于直接甲醇燃料电池的铂钌碳合金催化剂;
有用于直接乙醇燃料电池的铂锡碳合金催化剂;
有用于再生式燃料电池和水电解制氢制氧电池的纳米纯铂黑催化剂，纳米纯铱黑催化剂;
为协议签约的"3v"客户定制开发完成后，采用来料加工的方式，把特供加工费价格，降低到当时进口催化剂完税后，折算出的，进口催化剂加工费价格的1/5~1/3至今。

如果把2005年给"3v"客户特供价，比喻成PEM燃料电池堆核心国产化零部件材料的1.0版"白菜价"的话，那么未来2.0版"白菜价"将是如何一番景象呢？
2021年初，基于上海河森公司多年来为不同类型燃料电池膜电极优化匹配定制"白菜化"开发的实际成绩，和近20年技术沉淀积累，以及跨行业降维开发生产工艺经验;
应协议签约"3v"客户要求，未来4年，定制开发N款，对应该类客户膜电极相匹配优化的更低成本的燃料电池国产化零部件材料;
到时定向特供价格，将进一步降低到1.0版"白菜价"的1/5~1/3；

热心网友时间：2022-06-18 22:19

膜电极组件(MEA)是质子交换膜(PEM)燃料电池的核心。它包含促进燃料通过电化学过程转化为电能所必需的物质。它由两侧配有电极的聚合物电极膜组成。氢气从一侧（阳极）进入，与催化剂反应后分离为质子和电子。质子穿过膜到达另一个电极（阴极）。在这里与氧气合成，并在催化剂的作用下生成水。无法穿过质子交换膜的电子会从燃料电池中流出，用于产生电能。
亚南掌握膜电极全套关键技术成功研发五代长寿命膜电极产品，亚南始终紧跟时代步伐，对公司生产、管理、营销、服务等进行创新升级,为应对未来产业新一轮“新能源、新材料、节能环保、低碳技术”的发展趋势，亚南研发膜电极产品，已经成功目纳入国家“863”计划项目并成功通过验收。

热心网友时间：2022-06-18 22:20

燃料电池板是一种将化学势能转化为电能的装置。双极板是多功能PEM燃料电池堆的重要组成部分之一。