什么是燃料電池？

燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它將氫氣、天然氣或其它碳氫化合物燃料中的電化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。不同于傳統(tǒng)蓄電池以儲能的方式提供電能，燃料電池依靠外部燃料和氧氣穩(wěn)定供應(yīng)，持續(xù)產(chǎn)生電能。其中，利用氫氣作為燃料的燃料電池被稱做——質(zhì)子交換膜燃料電池（PEM或PEMFC），也就是大家所熟知的氫能燃料電池。

從驅(qū)動汽車行駛到為數(shù)據(jù)中心提供備用能源，氫燃料電池應(yīng)用非常廣泛。以氫燃料電動汽車為例，作為汽車動力總成的一部分，氫燃料電池產(chǎn)生的電能為電池提供能量補充，為用戶提供多種能源選擇，用戶可根據(jù)燃料價格及應(yīng)用場景靈活定制（利用氫氣、電池或優(yōu)化組合）。

氫燃料電池是如何工作的？

氫燃料電池的基本結(jié)構(gòu)是兩個電極（陰極和陽極）組成，兩電極由質(zhì)子交換膜電解質(zhì)隔開。每個燃料電池只有幾毫米厚度，數(shù)百個燃料電池堆積在一起，便形成一個燃料電池電堆。

氫燃料電池電動汽車搭載的儲氫罐中的氫氣被輸送到燃料電池的正極，在催化劑作用下分解成氫離子和電子。氫離子通過質(zhì)子交換膜到達負極，與空氣中的氧氣反應(yīng)生成水，相對應(yīng)的電子通過外電路流向負極，產(chǎn)生電能并釋放熱量。

在氫燃料電池電動汽車的動力總成中，氫燃料電池產(chǎn)生的電能, 通過電動機轉(zhuǎn)換成機械動力，帶動汽車機械傳動結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動汽車行駛，并可根據(jù)需要為高壓電池組充電。氫燃料電池的反應(yīng)副產(chǎn)物主要是水，在使用過程中真正實現(xiàn)“*”。

氫燃料電池技術(shù)有哪些*優(yōu)勢？

與純電動電池相比，燃料電池動力總成具有能量密度高、燃料補給速度快等*優(yōu)勢。

分析報道指出，從技術(shù)路線和發(fā)展趨勢來看，純電動更適用于日常短途使用場景，而氫燃料電池技術(shù)更適合中長途運輸應(yīng)用。隨著運輸距離增加，所需電池尺寸會相應(yīng)增加，從而增加卡車自重，嚴(yán)重制約卡車的負載能力和速度。而相比于傳統(tǒng)電池，燃料電池能量密度高，可顯著減少電池體積和重量，在降低卡車自重的同時保證長續(xù)航里程。

另一方面，當(dāng)車輛能源補給時，與電池充電時間相比，氫燃料補給更迅速。此外，得益于模塊化設(shè)計，燃料電池具有更大靈活性，可根據(jù)特定應(yīng)用需求，定制燃料電池系統(tǒng)和儲氫罐，滿足用戶不同需求。

氫燃料電池應(yīng)用目前面臨哪些挑戰(zhàn)？

燃料電池技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，但該技術(shù)尚處于發(fā)展階段，其大規(guī)模應(yīng)用仍受一些因素制約，排放法規(guī)、資金支持、技術(shù)發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施和總擁有成本（TCO）等將成為推動燃料電池汽車發(fā)展的關(guān)鍵。

加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的稀缺、前期車輛購置成本高，及氫氣燃料價格高昂，是該技術(shù)面臨的主要問題。

此外，與傳統(tǒng)化石燃料解決方案相比，氫燃料電池還面臨著包括重量增加、功率密度降低，以及加氫時間增加等挑戰(zhàn)。但眾多業(yè)內(nèi)人士正積極合作，不斷推進技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用。