华璞恒创仪器在燃料电池行业中的应用方案

一、燃料电池的发展现状

燃料电池是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。单体燃料电池是由正负两个电极（负极即燃料电极，正极即氧化剂电极）以及电解质组成。

不同的是，一般电池的活性物质储存在电池内部，电池容量因此受到限制。而燃料电池的正、负本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是把化学能转化为电能的能量转换机器。

据有关数据，燃料电池发展现状为2021年中国燃料电池注册数量最多地区为广东1924家，其次是江苏地区燃料电池注册数量1358家。

由于燃料电池是通过把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

二、燃料电池发展前景

2020年是全球氢能发展加速之年，碳达峰、碳中和战略下脱碳成为全球氢能发展的第一驱动力。在此背景下，我国提出二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。低碳清洁的氢能源成为实现碳中和路径的重要抓手。在政策的推动下，未来我国氢能源行业将进一步扩大市场，氢燃料电池汽车迎来新的发展方向。

氢能及燃料电池产业链上游氢能源行业符合我国能源转型需求，下游新能源汽车市场规模增长迅速，产业链上下游均为有良好前景的蓝海市场。在双碳的大背景下，氢能及燃料电池产业链的未来发展潜力大。根据发展规划测算，2020—2035年，氢燃料电池汽车的保有量的增长空间有望达十年百倍。

三、燃料电池—氢燃料电池原理及构成

将燃料的电化学能转化成电能。对应的采用氢气作为燃料的燃料电池就是氢燃料电池。它可以理解为水电解成氢气和氧气的逆反应。

氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂（铂）分解成电子和氢离子（质子）。其中质子通过质子交换膜（Proton Exchange Membrane）到达负极和氧气反应变成水和热量。对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。

燃料电池双极板（bipolar plate，BP）：传导电子、分配反应气并带走生成水：石墨/金属极板

膜电极组件（MEA）是集膜、催化层、扩散层于一体的组合件，是燃料电池的核心部件之一。

• 质子交换膜

• 气体扩散层：在质子交换膜燃料电池中，气体扩散层位于流场和催化层之间，其作用是支撑催化层、稳定电极结构，并具有质/热/电的传递功能。因此必须具备良好的机械强度、合适的孔结构、良好的导电性、高稳定性。-碳纸

• 催化剂

燃料电池是一个复杂的系统，由燃料和氧化剂供给系统，水管理系统，热管理系统以及控制系统等几个子系统组成。燃料电池含有阳阴两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。氢气由阳极进入供给燃料，氧气或空气由阴极进入电池。

四、燃料电池行业中的应用