[VIP第1年] 指数:3
燃料电池系统需要加湿反应气体，对于采用质子交换膜的燃料电池系统而言，气体反应物的相对湿度对膜的性能的影响是至关重要的。膜传输质子时需要质子以水合离子的形式存在，而干燥的膜不具备传导质子的能力。因此，对反应气体进行加湿以保证质子交换膜的湿润,是增加质子交换膜的质子传导能力不可缺少的方法。增加反应气体的相对湿度会提高质子交换膜的电导率，降低膜电阻，从而提高燃料电池系统的输出性能；但相对湿度过高也容易导致燃料电池堆内部发生水淹，从而影响其性能。现在燃料电池堆采用的加湿技术主要分为内部加湿、自加湿和外部加湿三种。内部加湿是利用燃料电池反应生成的水和水在质子交换膜内的传递特性，实现膜的自增湿；自加湿法是将催化铂金微粒子加入质子交换膜中，在燃料电池发电时，依靠膜内自动生成的水来增湿；外部加湿是在燃料电池之外加上一个部件，使水蒸气和反应气体同时进入电池组中。
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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