氢燃料电池优缺点与产业化虽然未来可能直接利用太阳能、风能等绿色能源制取氢气,但在前期氢能源的普及过程中,还会大量使用并依赖化石燃料制氢的方式
氢燃料电池,即使用氢气作为燃料,利用电解水的逆反应产生电能的一种燃料电池
其原理是将氢气送到电池的阳极板,通过催化剂的作用,氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子,其中氢离子通过电解质到达阴极板,而电子通过外部电路形成电流
电子到达阴极板后,与氧原子和氢离子重新结合为水
因此,仅需不断给阳极板供应氢气并及时把水带走,氢燃料电池就可以不断提供电能
优点:注氢时间短二是能量转换效率高
由于燃料电池是化学能直接转换为电能,相比内燃机的燃烧过程,不会产生大量废气与废热
在各种发电方式中,传统火力发电效率在 30%左右,远低于燃料电池平均的 50%效率
而在汽车领域的应用中,燃料电池的效率可达 60%,也高于目前汽车普遍使用的内燃机效率
氢燃料电池汽车百公里消耗氢气约 1kg,换算成油耗约为 3
5升/百公里
比起纯电动汽车来说,氢燃料电池汽车的续航里程更长,更能胜任长途出行
三是加注氢气时间短
相比于纯电动车的充电时间来说,燃料电池加注氢气的时间很短,几乎与内燃机汽车添加燃油时间相当,大约在 3-5 分钟左右
丰田 Mirai 的储氢罐可以储藏 5kg 氢气,续航里程为 500 公里,储氢罐充满时间只有 3-5 分钟
而特斯拉续航 400km,快充状态 20 分钟充到 80%,再过 20 分钟才能充满
目前锂电池技术支持的充电速度是氢燃料电池汽车的 4 倍以上
四是排放物无污染
氢燃料电池的燃料为纯净无污染的氢气,相对其他燃料而言,排放物中不存在污染物,只有水,也不会对环境温度造成影响
缺点:制氢有污染一是氢气制备的高污染高能耗
目前制造氢气有两种常用方式:电解和甲烷转化
电解水系统的能量转化效率不高,只有 80%;主流制氢方式是采纳