氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置,氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机,就像纯电动车一样。虽然“氢燃料电池”这五个字里面,有“电池”这两个字,但实际上,它和我们日常用的那种小电池,或者汽车上的锂电池,都不太一样。燃料电池其实是一个能把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。所以这个“燃料电池”是需要不断加入“燃料”才能产生电的,而这个燃料,较常见的就是氢。虽然任何能分解出氢气的碳氢化合物,例如天然气、醇、或甲烷等,都可以分解出氢,但分解的产物中含有二氧化碳,也就是不那么环保了,所以之后在汽车上使用的燃料电池,都是直接使用氢气作为“燃料”,之后排出的就只有水和热量,没有任何污染。
进入21世纪,氢能应用场景更加广。从汽车到船舶,从工厂到家庭,氢能出现在社会生产生活各个方面,不少大型城市开始兴建加氢站等基础设施,氢能源技术与产业得到大规模推广。中国作为氢能生产大国和使用大国,有力推动氢能发展。在交通领域,2022年我国氢能源汽车保有量突破万辆,预计到2025年有望增至10万辆。在旺盛的需求引导下,绿氢制取的成本降低。目前,绿氢主要通过电解水来制取,成本的80%来自电解过程的能耗。根据工作原理、温度以及所用电解池材料的不同,电解水制氢可分为碱性电解水、质子交换膜电解水、高温固体氧化物电解水3类。碱性电解水技术成熟度较高,具有成本优势,是现有大规模绿氢工程项目的主要方案。质子交换膜电解水技术效率高于碱性电解水,系统集成简单,但需要使用贵金属铂、铱等作为催化剂,目前设备成本约为碱性电解水的3倍,未来需通过新型催化剂的开发和膜电极制备技术的发展提升性价比。高温固体氧化物电解水技术,则是在500—800摄氏度高温下,将电能和热能转化为化学能(氢能),氢气被高效地分离出来,被认为是理论效率高的电解水制氢技术。综合来看,发展新型电解质材料、提高关键材料寿命、优化工作温度成为电解制氢技术的发展方向。
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