質子交換膜燃料電池的案例
新型被動冷卻方案：用于質子交換膜燃料電池堆的均熱板
來源 | Renewable Energy
01
背景介紹
質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優(yōu)點，因而被廣泛應用于分布式發(fā)電、便攜式供電、交通運輸?shù)阮I域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞，而過低的溫度則不利于反應動力學，影響PEMFC的性能和耐久性。
02
成果掠影
近期，華南理工大學機械與汽車工程學院簡棄非教授團隊提出了一種新穎的被動冷卻方案，將均熱板集成到質子交換膜燃料電池堆中進行熱管理。研究團隊設計并制作了1.32 mm厚的均熱板，并通過使用加熱墊在不同功率下進行測試來驗證其傳熱性能。在確認均熱板能夠滿足散熱要求后，在快速啟動和穩(wěn)態(tài)運行期間對與均熱板耦合的電池堆的輸出特性進行實驗評估。結果表明均熱板在熱通量密度僅為 0.052 W/cm2的情況下有效運行在蒸發(fā)部分，同時在 48 W 下保持最大面內溫差 2.6 °C。在電池堆從 0 A 到 40 A 的快速啟動加載過程中，均熱板表現(xiàn)出快速的熱響應和出色的溫度均勻性，防止由于工作溫度不當而導致堆棧性能下降。與一般的風冷電池堆相比，與均熱板結合的電池堆的電壓顯著提高了 21.7%。這些結果系統(tǒng)地證明了均熱板用于風冷質子交換膜燃料電池堆熱管理的可行性。
展開 燃料電池動力系統(tǒng)構型與關鍵部件
,中間的固體電解質膜起到了離子傳遞以及分割燃料和氧化劑的雙重作用,而兩側的電極是燃料和氧化劑進行電化學反應的場所?
圖9 質子交換膜燃料電池(PEMFC)的結構組成
PEMFC通常以全氟磺酸型質子交換膜為電解質,Pt/C或PtRu/C為電催化劑,氫或凈化重整氣為燃料,空氣或純氧為氧化劑,帶有氣體流動通道的石墨或表面改性金屬板為雙極板?PEMFC工作時,燃料氣和氧化劑氣體通過雙極板上的導氣通道分別到達電池的陽極和陰極,反應氣體通過電極上的擴散層到達電極催化層的反應活性中心,氫氣在陽極的催化劑作用下解離為氫離子(質子)和帶負電的電子,氫離子以水合質子H+(nH2O,n約為3~5)的形式在質子交換膜中從一個磺酸基遷移到另一個磺酸基,最后到達陰極?質子的這種遷移導致陽極出現(xiàn)帶負電的電子積累,從而變成一個帶負電的端子(負極)?與此同時,陰極的氧分子在催化劑作用下與電子反應變成氧離子,使得陰極變成了帶正電的端子(正極),在陽極的負電終端和陰極的正電終端之間產生了一個電壓?如果此時通過外部電路將兩端相連,電子就會通過回路從陽極流向陰極,從而產生電流;同時氫氧反應生成水?
PEMFC以其操作溫度低?比能高?啟動快等優(yōu)勢被視為電動汽車最具潛力的能量來源之一?經(jīng)過多年的基礎研究與應用開發(fā),質子交換膜燃料電池用作汽車動力的研究已取得實質性進展,微型質子交換膜燃料電池便攜電源和小型質子交換膜燃料電池移動電源已達到產品化程度,中?大功率質子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的研究也取得了一定成果?在我國有中國科學院大連化學物理研究所?清華大學?同濟大學?武漢理工大學?上海空間電源研究所?上海神力等機構在開展PEMFC的研究,并取得了長足進展,跟跑國外先進水平?
2.1.2 堿性燃料電池
堿性燃料電池(AFC)是以堿性溶液為電解質,將存在于燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置,是最早獲得應用的燃料電池
展開 納米材料新用途：制造出更便宜的的燃料電池！
美國萊斯大學的科學家們正在探索一種方法：即如何通過優(yōu)化陰極的納米材料來提高燃料電池的成本效益，并說明了摻雜納米材料催化氧還原反應（ORR）的原子級機制。氮摻雜碳納米管(CNTs)或改性石墨烯納米帶可以成為鉑在快速氧還原中的可行替代物，將化學能轉化為電能，該過程是燃料電池的主要反應。
由于它們具有良好的導電性和機械性，因此高性能、設計性好的碳材料是氧還原反應的關鍵。正如研究人員Xiaolong Zou在“Materials Today”中所談到的一樣：“開發(fā)陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規(guī)模應用是至關重要的。”據(jù)Nanoscale雜志[Zou et. al. Nanoscale (2017) DOI: 10.1039/C7NR08061A]可知，通過使用計算機模擬，研究小組研究了為什么石墨烯納米帶和氮/硼摻雜的碳納米管反應太慢，以及該如何改善的問題。
導電納米管或摻雜的納米帶改變了它們化學鍵的特性，這有助于它們在質子交換膜燃料電池中用作陰極。在標準燃料電池中，陽極加入氫燃料，然后將其分離成質子和電子。當負電子流出成為可用電流時，質子被拉入陰極與電子和氧氣再結合生成水。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于摻雜劑之間的相互作用以及化學鍵的變形，氮摻雜多的超薄碳納米管能夠最有效地發(fā)揮作用。納米管在這方面比納米帶好，因為它們的曲率，扭曲了化學鍵的邊緣使其更容易結合。他們發(fā)現(xiàn)半徑在7至10埃之間的超薄納米管是最理想的。
開發(fā)陰極氧還原反應中的高效催化劑對于質子交換膜燃料電池的大規(guī)模應用是至關重要的。——Xiaolong Zou
還證明了具有豐富邊緣，摻雜氮和硼的石墨烯納米帶顯示了與吸收氧的納米管相當?shù)男阅堋Ｔ谶@里，氧氣提供了形成雙鍵的機會，因為它們可以直接連接到帶正電荷的硼摻雜位點。
展開 車用質子交換膜燃料電池水熱管理
車用質子交換膜燃料電池水熱管理
阻礙中國燃料電池發(fā)展的“三座大山”
總理參觀豐田，就像信號一般，給燃料電池技術提振了士氣。各界紛紛加大對燃料電池技術的重視。
燃料電池，是一種古老的電池技術。如果仔細追溯，其歷史比鉛酸電池還要久遠。從分類上，燃料電池分成堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）等等。在車上使用的主流技術，為質子交換膜燃料電池，以下簡稱PEMFC。
質子交換膜燃料電池模擬圖
與其說燃料電池是電池，不如說燃料電池更像一臺發(fā)電機。所以也有人說燃料電池是即水力發(fā)電、火力發(fā)電、核電之后的第四代發(fā)電系統(tǒng)。補充氫氣，即可續(xù)航，這和現(xiàn)在的燃油車加油的形式非常類似。因此，在形式上，相比鋰離子電池，燃料電池用于新能源汽車更加合適。
根據(jù)“第三代燃料電池技術”的要求，燃料電池電堆的功率密度要達到3.1kW/L，功率要求達到110kW以上，壽命達到5000小時……要在量產的前提下達到指標要求，難度相當大。有人說制約國內燃料電池技術發(fā)展的是關鍵材料，我同意，有人說制約國內燃料電池發(fā)展的是加工工藝，我也同意，但是，除此以外，讓我分享一下我心中燃料電池技術的三座大山吧。
第一座大山：氫偏見
氫氣，是一種易燃易爆的氣體，這是大部分人的認識。實際也是這樣，氫氣的爆炸極限是4%到74%，非常寬泛。除此之外，氫氣管道還有一個特別危險的現(xiàn)象：氫脆。氫脆可以認為是氫氣對鋼材的一種腐蝕，導致表面出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。
這讓大家有點聞氫色變。
德國PO公司生產的高壓氫氣罐
但是，我想問大家一個問題：氧氣瓶是否安全？
以下一些關于氧氣可能造成的傷害：
氧氣是強氧化劑，增加氧的純度和壓力會使氧化反應顯著地加劇。物質的燃點也會隨著氧氣壓力的增加而降低。
展開 CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統(tǒng)開發(fā)中的應用
CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統(tǒng)開發(fā)中的應用
新能源系統(tǒng)仿真測試解決方案
永磁同步電機（PMSM）、直流無刷電機（BLDC）、交流異步電機（DFIG、DFIM、SQIG、SQIM）、開關磁阻電機（SRM）等各類種型電機本體及驅動器仿真模擬
旋轉變壓器、TTL、霍爾編碼器等轉速傳感器以及相電流傳感器仿真模擬
- 功能特點
基于高性能FPGA仿真板卡，支持從輸入到輸出百納秒級電機運行步長仿真
基于開放的電機仿真模型，支持數(shù)學模型、有限元模型，定參數(shù)、變參數(shù)仿真
支持逆變器及繞組開路、短路等故障注入模擬測試
支持初始角、相序修改，旋變、相電流的相位、幅值等故障注入模擬
支持電機四象限、寬范圍運行仿真，可有效驗證死區(qū)、弱磁、扭矩和轉速閉環(huán)驗證
燃料電池管理系統(tǒng)HIL仿真測試
- 應用領域
質子交換膜燃料電池系統(tǒng)仿真
質子交換膜燃料電池管理單元功能測試驗證
燃料電池巡檢系統(tǒng)測試驗證
- 功能特點
基于成熟燃料電池專用HIL仿真硬件，支持壓縮機、氫氣噴射、電磁閥、節(jié)氣門閥體等特殊執(zhí)行器驅動測試驗證，支持壓力、流量、濕度、溫度等傳感器信號采集測試
基于復雜電化學質子交換膜燃料電池電堆模型和豐富的執(zhí)行器附件模型，支持電堆反應、氫氣回路、氧氣回路、排水排氫、水熱系統(tǒng)和儲氫單元等工作過程仿真
支持氫氣供給、氧氣供給、水熱管理、氣體循環(huán)等控制器閉環(huán)功能測試
支持發(fā)動機冷熱啟動、功率跟隨、燃料消耗優(yōu)化等系統(tǒng)功能測試
支持總線通訊故障、接口電氣故障、執(zhí)行器動作故障、傳感器信號異常等異常測試
小結
經(jīng)緯恒潤提供的新能源HIL測試解決方案，可以實現(xiàn)新能源電控單部件的獨立測試，也可以實現(xiàn)新能源多控制器集成功能測試
展開 堿性膜氫-氧燃料電池陽極
氫能作為最清潔的可再生能源，因其燃燒熱值大（與化石燃料相比）、對環(huán)境無污染等優(yōu)點，在新能源技術的研發(fā)中受到了特別關注。上世紀七十年代，Nafion膜的發(fā)明極大地促進了質子交換膜燃料電池（PEMFC）的發(fā)展。
但是，PEMFC陰極的氧氣還原反應(ORR)在很大程度上依賴使用大量價格昂貴的鉑基催化劑來加速緩慢的動力學過程（圖1a）。鉑基金屬的使用帶來過高的制造成本，嚴重制約了PEMFC的商業(yè)化進程。研究人員發(fā)現(xiàn)，將PEMFC的電解質從酸性轉變?yōu)閴A性（即陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）；圖1b）能容許使用非貴金屬元素（如3d金屬Co, Ni, Mn等）來設計電催化劑。
圖1. a鉑金在過去二十年里的價格變化趨勢。b 陰離子交換膜燃料電池示意圖。
近日，中國科學技術大學高敏銳教授課題組利用三維泡沫銅骨架作為基底，通過陽極電氧化形成Cu(OH)2納米線陣列狀模版，依次經(jīng)過水熱和煅燒前驅體還原，得到一種新型的三元Ni-W-Cu合金（圖2a）。該方法簡單易行，并可放大制備得到較大面積的Ni5.2WCu2.2合金AEMFC陽極（圖2b）。相關成果近日以“Ternary nickel–tungsten–copper alloy rivals platinum for catalyzing alkaline hydrogen oxidation”為題發(fā)表在《自然·通訊》雜志上（Nat. Commun. 2021, 12, 2686）。論文的共同第一作者為中科大碩士研究生秦帥，博士后段玉和博士研究生張曉隆。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22996-2
圖2.a Ni5.2WCu2.2合金的合成方法示意圖。
展開 ：在堿性膜燃料電池上取得新進展
堿性膜燃料電池（AEMFCs）因其成本低、操作條件溫和及可大面積加工等優(yōu)點使其具備很好的商業(yè)應用前景。目前，大多研究者主要將精力集中在提高AEMFCs的單電池性能。在過去幾年里，由于高氫氧根電導率堿性膜和優(yōu)化設計電極的使用，AEMFCs在單電池性能方面已經(jīng)取得了重大突破。然而，與質子交換膜燃料電池（PEMFCs）相比，AEMFCs的長期耐久性，特別是在高溫、低濕度和高電流密度操作下的長期耐久性，仍是制約其商業(yè)化的關鍵問題。為了解決這一問題，近期有科學家開發(fā)了幾種高導電率、高堿穩(wěn)定性的AEMs和堿性聚電解質，為提高AEMFCs的H2/O2燃料電池耐久性做出了重大貢獻，但是與商用PEMFCs相比仍有很大差距。
針對提高堿性膜燃料電池的運行穩(wěn)定性，徐銅文教授團隊通過使用熱觸發(fā)原位自組裝互鎖技術制備了一種三維拉鏈式界面層（3D-ZIL）。3D-ZIL具有三維互聯(lián)的拉鏈結構，其中催化層中的烴類聚電解質通過共價鍵交聯(lián)連接到烴類膜上，從而形成無縫型膜電極（圖1）。與物理方法制備的互鎖界面不同，新型界面結構具有更好的機械附著力和離子傳導性。在使用同等電池材料的情況下，該技術可以大幅度提高堿性膜燃料電池的穩(wěn)定性。
圖1. 堿性膜燃料電池膜電極中納米級立體界面層（3D-ZIL）的構建示意圖：(A) 聚合物的合成路線和交聯(lián)過程；(B) 3D-ZIL的制備示意圖。
原位的燃料電池測試表明，3D-ZIL可以防止燃料電池運行過程中可能出現(xiàn)的界面分層，特別是在高電流密度下確保離子在界面間的穩(wěn)定傳質和電池的能量輸出（圖2）。
展開 研究發(fā)現(xiàn)：交聯(lián)劑長度影響AEM燃料電池性能
蓋世汽車訊
陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)利用氫氣發(fā)電，被認為是目前使用的質子交換膜燃料電池的替代品。然而，在堿性條件下，陰離子交換膜（AEM）存在穩(wěn)定性問題。雖然可以通過交聯(lián)來克服這一問題，但交聯(lián)劑長度對AEMFC電池性能的具體影響尚不明了。據(jù)外媒報道，最近，韓國科學家闡明含氧交聯(lián)劑的效能，利用最佳長度交聯(lián)劑，制造出一種性能更優(yōu)異的新型AEMFC電池。
（圖片來源：仁川國立大學）
為了改善生態(tài)環(huán)境，用綠色能源替代化石燃料，目前，氫氣作為有潛力替代品備受關注。在燃料電池中，它可以用來發(fā)電，所產生的唯一副產品是水。然而，該技術尚未完全做好商業(yè)化準備，因為研究最廣泛的質子交換膜燃料電池存在成本高和穩(wěn)定性差問題。
相比之下，在陰離子交換膜(AEM)燃料電池中，所使用的催化劑成本更低，而且性能更好。這類電池通過聚合物電解質（由聚合物骨架和離子傳導基團組成），來循環(huán)氫氧根離子（OH-），而不是質子。提高這類電解質性能的一種方法是，通過分子側鏈將聚合物單元（物理或化學）連接在一起，也就是交聯(lián)。雖然含氧交聯(lián)劑具有親水性，可以提高AEM的穩(wěn)定性和離子導電性，但交聯(lián)劑長度能夠定義氧原子數(shù)目，其具體影響還不是很清楚。
在最近的一項研究中，仁川國立大學（Incheon National University）的科學家，制備帶有銨離子導電基團的長AEM聚合物，并利用不同長度的含環(huán)氧乙烷交聯(lián)劑，將這些分子結合在一起。他們通過大量實驗，對采用不同長度交聯(lián)劑的AEM進行性能對比，包括機械和熱性能、保水能力、氫氧根離子電導率、形態(tài)和穩(wěn)定性。
展開 新能源系統(tǒng)仿真測試解決方案
(PMSM)、直流無刷電機(BLDC)
? 交流異步電機(DFIG、DFIM、SQIG、SQIM)
? 開關磁阻電機(SRM)
? H橋驅動、三相或六相電機
? 旋轉變壓器、TTL、霍爾編碼、相電流
?功能特點
? 基于 FPGA 高速仿真，支持數(shù)學電機模型和有限元模型
? 支持定參數(shù)、變參數(shù)及參數(shù)在線修改仿真
? 支持逆變器及繞組開路、短路等故障注入
? 支持初始角，相序，旋變及相電流、相位等故障注入
? 支持四象限仿真，弱磁、死區(qū)、扭矩和轉速閉環(huán)驗證
? 支持整車加減速模擬，網(wǎng)絡通訊功能測試
燃料電池管理系統(tǒng)仿真測試
?應用領域
? 燃料電池整車級仿真測試驗證
? 質子交換膜燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)測試驗證
? 燃料電池巡檢系統(tǒng)測試驗證
? 燃料電池供氫、供氧氣路系統(tǒng)測試驗證
? 燃料電池水熱循環(huán)系統(tǒng)測試驗證
?功能特點
? 完善的燃料電池系統(tǒng)附件庫，適用于各類燃料電池系統(tǒng)
? 基于電化學理論的質子交換膜燃料電池復雜本體模型
? 基于詳細氣路結構和復雜熱力學過程的氣-水-熱動態(tài)仿真
? 支持功率控制、水管理、熱管理、氣體循環(huán)等閉環(huán)仿真
? 便捷的模型參數(shù)化過程，清晰規(guī)范的參數(shù)管理
小結
經(jīng)緯恒潤提供的新能源 HIL 測試解決方案，可以實現(xiàn)新能源電控單部件的獨立測試，也可以實現(xiàn)新能源多控制器集成功能測試；通過擴展測功機臺架、功率級的電源和負載，還可實現(xiàn)實現(xiàn)電驅動系統(tǒng)的集成功能及性能驗證、OBC 和DC/DC 等涉及大功率電控系統(tǒng)的測試和驗證。
展開 
ANSYS鋰電池及燃料電池研討會 | 上海
7月24日，ANSYS中國官方將在上海舉辦「ANSYS鋰電池及燃料電池研討會」，此次研討會特別邀請到了負責這個解決方案的ANSYS首席研發(fā)專家李少平博士和李革農博士，為大家分享ANSYS FLUENT在鋰離子電池、燃料電池以及通用電化學方向的仿真技術應用和前沿發(fā)展，主要涵蓋MSMD模塊、MSMD高級功能、鋰離子電池熱失控、質子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、腐蝕、電鍍、通量電池及鋰離子電極建模等。
此外，ANSYS中國的流體高級工程師井文明將會就鋰離子電池仿真中的熱失控及LTI ROM進行現(xiàn)場演示，期待您的參與！
是不是干貨滿滿呢？聯(lián)系技術鄰微信客服 jishulink888 還可享6折優(yōu)惠，數(shù)量稀缺，先到先得！
ANSYS鋰電池及燃料電池研討會
2019年7月23日 (周二)
眾所周知，中國已將新能源汽車作為七大戰(zhàn)略性產業(yè)之一。近年來新能源汽車市場蓬勃發(fā)展，呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，動力電池技術作為其核心和瓶頸一直是研究的重中之重。中國車企以純電動和插電混合動力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來相當長時間將是動力電池主要發(fā)展方向。
ANSYS擁有目前市場上關于鋰電池和燃料電池最完善也是最被廣泛采用的解決方案。
時間地點
會議時間：7月23日（周二）
會議地點：上海浦東錦江湯臣酒店
報名方式：付費報名，500/人或輸入邀請碼報名參與
報名鏈接：http://t.cn/AipaRV75
技術鄰粉絲專享：客服手上目前有為數(shù)不多的幾個6折優(yōu)惠碼，報名享優(yōu)惠，先到先得！
展開 長文丨商用車動力總成最高系統(tǒng)效率的探討
因此,燃料電池堆電壓計算為電池單元數(shù)N 和單個單元電壓Vfc 的乘積:
圖13 燃料電池系統(tǒng)的理論效率
燃料電池堆所產生的功率為 Pst = IstUst，其中Ist 是電流。
燃料電池系統(tǒng)產生的凈功率是燃料電池堆功率和輔助功率之間的差值： Pfc-net = Pst -Paux。其中，Paux 是電池附件所需功率。燃料電池系統(tǒng)效率ηsys 定義為系統(tǒng)輸出凈功率與燃料的化學功率的比率
其中： H2,react 是燃料的質量流量，Pfc,net 為系統(tǒng)輸出凈功率；LHV 是燃料（H2 或天然氣）的低值。
4.3 質子交換膜燃料電池 （PEMFC）
質子交換膜燃料電池（PEMFC）發(fā)動機包含燃料電池電堆、附件系統(tǒng)2 部分，該總成通常被稱為燃料電池系統(tǒng)。PEMFC 電堆由電極、質子交換膜(proton exchang membrane, PEM)、雙極板、氣體擴散層(gas diffusion layer，GDL)、端板等部件所組成。其中，電極、PEM 和GDL 集成在一起成為膜電極(membrane electrode assembly，MEA)，它是堆的主要部件（見圖14）。電極是PEM 和GDL 之間具有電傳導性的一層加壓薄膜，也是電化學反應的地方。PEM 是陰極催化層和陽極催化層之間的一層薄膜，是氫質子傳導的介質，PEM 的性能直接影響整個電堆的性能。雙極板用于支撐膜電極，并收集單電池電流。
展開 脫碳背景下船舶動力裝置與系統(tǒng)的發(fā)展
氨燃料內燃機的研發(fā)正在進行中，重點針對氨燃料燃燒特性差(自燃溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷⒖扇紭O限范圍窄等)及排放問題(NOx、N2O)研發(fā)解決方案。
2、
燃料電池
從現(xiàn)階段已有燃料電池船舶應用來看，主流的幾種燃料電池類型為：1)低工作溫度(100℃左右)的質子交換膜燃料電池(PEMFC)；2)高工作溫度(600-1000℃)的固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)；3)高溫質子交換膜燃料電池(HT-PEMFC，工作溫度約200℃)。
PEMFC對純氫的依賴性較高，從近十余年燃料電池產業(yè)鏈的發(fā)展來看，大規(guī)模工業(yè)制氫已有數(shù)十年的歷史，相當成熟，使得PEMFC有望在船舶領域形成一定規(guī)模應用，但高壓氫氣體積能量密度較低，因此主要局限在內河和近海應用，很難在長航程的遠洋船舶上使用。而HT-PEMFC由于可以使用多種燃料，在一定程度上拓展了PEMFC的應用場景。但高溫燃料電池可以直接采用LNG、甲醇、乙醇等易于儲存的液態(tài)燃料，避免了對于氫氣的依賴，大大減少了推廣難度，且功率等級正在向兆瓦級突破，遠期來看有望成為適用于遠洋船舶的技術路線。
3、
鋰電池
鋰電池的能量密度和安全性是重點關注的性能。
展開 我國氫能行業(yè)現(xiàn)狀點評
其中質子交換膜燃料電池技術是最快發(fā)展起來的，具有體積小、快速啟動、壽命長、能量轉換效率高、電流密度大和應用場景廣泛的優(yōu)點，是現(xiàn)階段燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術。此外，電堆和系統(tǒng)也是兩個重要組成部分，電堆有雙極板、膜電極、催化劑膜、氣體交換層次膜。電化學工藝主要發(fā)生在膜電極當中，雙極板主要分為石墨雙極板、金屬雙極板和復合雙極板，其中石墨雙極板是目前使用面積最大的，金屬雙極板較容易氧化，石墨雙極板和復合雙極板的穩(wěn)定性較強。
電堆運行需要一個燃料電池系統(tǒng)來進行控制，氧氣主要來源于空氣，氫氣和氧氣流轉的速率由系統(tǒng)來控制。目前氫燃料電池汽車滲透率很低，不到 1 萬量，基礎設施沒有跟上，已經(jīng)可以應用于上路的車也僅為 50%-60%，我國政策上目前規(guī)劃是 2025 年燃料電池汽車可達 5 萬輛，2030 年達到 100萬輛以上；同時也對成本提出了要求，到 2025 年商用車低于 200 萬，乘用車低于 20 萬到 2030 年商用車低于 100 萬，乘用車低于 18 萬，主要應用于客車、中卡、重卡、城市環(huán)衛(wèi)車、垃圾車等，減少對煤炭、石油、天然氣的依賴。近年來燃料電池和制氫系統(tǒng)的性能逐漸提高，成本不斷下降，但是推進氫能應用需要協(xié)調區(qū)域和部門共同制定燃料電池和氫相關的標準，從而在研發(fā)、布局和制造方面實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，存在很大的發(fā)展障礙。（完）
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