什么是燃料电池?燃料电池是什么?

最近,关于燃料电池汽车的新闻层出不穷,仿佛一下子这个曾经遥不可及的先进技术可以满足民用需求 。其实很多人之前都听说过燃料电池这个名字,尤其是在航空航天领域,燃料电池很早就开始服役,作为一种可靠高效的能源发电单元,为航天器提供充足的动力 。

什么是燃料电池?燃料电池是什么?

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燃料电池经过几十年的不断发展,如今的燃料电池技术可以做到完全轻量化,放到民用车上也不是什么难事 。
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那么,既然燃料电池是来自航空航天技术的“去中心化”民用高科技,那么它们应该既昂贵又复杂,对吧?可以用民用车吗?另外有朋友问,我们常见的电动车使用的燃料电池和三元锂电池有什么区别?作为一名技术文科生,车上哥觉得自己有责任把燃料电池的事告诉大家 。当然,车上哥会用比较简单的话 。毕竟,我太难理解了 。
什么是燃料电池?
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燃料电池是一种能量转换装置 。它是基于电化学原理,即原电池的工作原理,将储存在燃料和氧化剂中的化学能等温直接转化为电能,因此实际过程是氧化还原反应 。燃料电池主要由阳极、阴极、电解液和外电路四部分组成 。燃料气体和氧化气体分别被引入燃料电池的阳极和阴极 。燃料气体在阳极释放电子,电子通过外电路传导到阴极,与氧化气体结合生成离子 。在电场的作用下,离子通过电解质迁移到阳极,与燃料气发生反应,形成电路,产生电流 。
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使用燃料电池作为能源供应系统的想法其实早在1960年代就已经应用了 。只是,这项技术当时只用于航空航天领域 。在太阳能电池板出现之前,燃料电池是载人航天和卫星运行等太空任务中唯一的能源供应方式 。与电池的巨大体积和较低的储能密度相比,燃料电池系统具有轻便、灵活、供能效率高等特点 。
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由于燃料电池结构和发电原理的特殊性,燃料电池的能量转换率(燃料-电)接近100%,是迄今为止热效率最高的发电单元 。随着燃料电池技术的不断成熟,这项黑科技现在已经开始进入民用市场 。早在 1992 年,丰田就开始研发用于车辆的燃料电池系统 。1996年,丰田成功开发并发布了第一款燃料电池汽车FCEV 。
燃料电池是否昂贵且复杂?
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航天级技术、卓越的热效率、小尺寸和超轻量,都符合汽车工程师追求的“轻量化”目标 。既然燃料电池这么厉害,按照一分钱一分货的原则,肯定是很贵的 。诚然,在航天领域,单个部件的成本是相当高的,因为每个部件都是定制生产的,所以航天器上的燃料电池系统自然是昂贵的 。
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【什么是燃料电池?燃料电池是什么?】但是,在车身的大批量生产中,所有零部件都是在大规模流水线作业中生产的,单个零部件的成本相当低 。并且由于不需要考虑各种空间环境,整个系统的配件也不需要用贵金属等材料生产,所以民用车级燃料电池系统的成本并不昂贵,甚至低于一些主流厂商的低端四缸发动机 。至于燃料电池会不会精确到可靠性不够,你就不用担心了 。
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