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应接不暇，仿佛在突然之间这个曾经还遥不可及的先进技术已经能够满足民用需求。其实，很多人在此之前都已经听说过燃料电池的大名，尤其是在航空航天领域中燃料电池更是早早服役，作为可靠又高效的能源发生单位为航天器提供充足的电能。

在燃料电池不断发展几十年后，如今的燃料电池技术完全可以做到轻量化，放在民用车中不是难事。

那么，既然燃料电池是从航天技术中"下放"民用的高新技术，它应该具备昂贵与精密的特性吧？民用车能不能用得起呢？另外也有朋友问了，燃料电池和我们普通常见的电动汽车里使用的三元锂电池有何不同呢？车行哥作为个技术控文科生，觉得自己有责任为大家讲讲燃料电池的相关知识，当然，车行哥会用比较通俗的话语，毕竟太难的我也不懂。

燃料电池是一种能量转化装置，它是按电化学原理,即原电池工作原理，等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，因而实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子，电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下，通过电解质迁移到阳极上，与燃料气反应，构成回路,产生电流。

以燃料电池为供能系统的思路，其实早在上世纪60年代就开始应用了。只不过这项技术在当时只应用在航天领域，在太阳能电池板还未出现的时候，燃料电池是载人航天、卫星运行等航天任务中唯一的供能手段。相比蓄电池庞大的体积和较低的储能密度，燃料电池系统具备轻便、灵活、供能效率高的特点。

由于燃料电池结构和发电原理的特殊性，燃料电池的能量转化率（燃料——电能）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，如今这项黑科技开始投放民用市场。早在1992年，丰田公司便开始着手研发可供车用的燃料电池系统，1996年，丰田成功研制并发布了首款燃料电池汽车FCEV。

航天级技术、出色的热效率、小巧的体积和超轻的重量，这一切都满足汽车工程师们所追求的"轻量化"目标。既然燃料电池这么厉害，那么按照一分价钱一分货的原理，它一定很贵吧。诚然，在航空航天领域，由于每个零部件都是定制化生产，单个零部件的成本相当高，因此航天器上的燃料电池系统自然很贵。

但在量产车身上，任何零部件全部都是大批量流水线作业生产，单个配件成本相当低。并且由于不必考虑种种太空环境，整个系统的配件也不必采用贵重金属和其他材质生产，因此民用车级别的燃料电池系统造价并不昂贵，甚至还低于一些主流厂家的中低端四缸发动机。至于燃料电池会不会过于精密以至于它可靠性有不足的问题，大家更不必担心。

航天级的技术普遍有一个共性——可靠性必须特别高。尤其是重中之重的能源供应系统，更是不能出现丝毫问题。燃料电池系统在设计之初的思路就是利用最简单、小巧紧凑的结构发挥最大功能。因此燃料电池的结构完全谈不上精密，只要汽车厂家能够把内燃机生产工艺吃透，制造出合格的燃料电池轻而易举，可靠性？混过太空的家伙，地面上算个啥？

燃料电池由于结构优势，具备内燃机系统难以达到的轻量化和小型化优势（同等热效率下）。以氢能源燃料电池为例，丰田所生产的燃料电池系统早已比自家的内燃机轻巧，装在A级车里根本不显拥挤。另外，燃料电池系统还具备内燃机难以达到的热效率，这意味着在燃烧同等热值燃料的情况下，燃料电池可以提供比传统内燃机更多的能量，从而达到节能的目的。

除了节能外，燃料电池还具备零污染排放的优势。传统内燃机即便在国六排放标准下，依然会排放出大量的二氧化碳、一氧化碳和其它颗粒物。但燃料电池所使用的氢气在燃烧后只会产生纯净水。这意味着燃料电池拥有内燃机难以比拟的环保优势，不仅燃料环保可再生，排放物同样无污染甚至可以饮用。

第3， 燃料电池虽然名叫电池，但其结构中并不含有任何蓄电池。现阶段我们所使用的蓄电池普遍含有多种污染物质，报废后所产生的污染连发达国家都为之头疼。但燃料电池就不存在此类问题，它的结构都是用金属和复合材料制成，内部不含化学物质，报废后全身可回收再利用。是不是比锂电池、镍氢蓄电池和铅酸蓄电池靠谱多了？

第4， 燃料电池汽车的充能时间较短。大家都知道现在的新能源纯电动汽车存在通病——续航里程短、充电时间长。充电半小时，空调五分钟可能是对充电式纯电动车的戏谑，但这在一定程度上也反映出了它们的瓶颈。燃料电池汽车就不存在这些问题，它们的充能方式和燃油车一样，几分钟就可以加满一罐气，然后开开心心上路，没有里程焦虑才能享受驾驶的乐趣。

但燃料电池也有不足。制约着人类无法大规模使用燃料电池的重要原因就是燃料的制备、运输、贮存方式还不够完全安全可靠。成本高、加气站少等问题，都让厂家们不敢推广燃料电池汽车，毕竟离开了燃料，燃料电池汽车就成了一堆废铁，无法上路行驶。因此，想要无忧无虑地开上燃料电池汽车还需时日，当燃料生产至成品销售环节渐渐成熟，燃料电池汽车必定对掀起一场交通工具的能源革命。

据不完全统计2016年以来随着国内燃料电池汽车市场的增长以及国家政策的扶持，国内燃料电池产业投资规模呈明显增长态势，到2017年底我国燃料电池行业整体产能在60MW以上，2017年我国燃料电池出货量达到44.7MW。2017年我国燃料电池出货量占全球的6.67%。随着国内技术水平的提升，产业规模效应的显现，我国燃料电池销售均价将呈下滑态势，预计到2024年我国燃料电池市场规模将增长至27.65亿元。

国内相关企业快速布局氢燃料电池产业，虽然部分环节如增湿器、氢循环装置等仍然缺乏相关企业，但是产业链聚集的速度正不断加快，并趋于完善，国内氢燃料电池产业获得了快速发展，特别是在汽车领域发展迅速，带动了区域产业集群的形成，形成了京津冀、华东、华南（佛山-云浮）、华中（武汉）四个氢燃料电池产业集群，并围绕当地研发情况及工业基础形成了各自的产业配套及商业应用模式。

在2019年，燃料电池产业被着重强调，长城和吉利两家自主品牌龙头也开始积极布局燃料电池产业，足可见中国政府和企业正在重视燃料电池汽车的发展。车行哥发现，目前已经有不少热钱流向了燃料电池相关企业中，相信在资本力量的推动下我国燃料电池产业的发展也会站在风口上振翅起飞。

从长远来看，氢能作为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。燃料电池汽车以其零尾气排放和对能源的独立性，有望实现汽车工业长期梦寐以求的目标，并向世人展示了其良好的应用前景，虽然短时间内难以大规模商业化，但我国在燃料电池技术开发上仍然拥有一定的优势，应当结合外国先进的汽车制造技术，争取尽快将燃料电池汽车推向市场，因而具有广阔的投资潜力。

有政策支持、有资金铺路、有人才储备，中国企业发展燃料电池技术可谓要啥有啥。以前由于市场和行业重点都不再燃料电池汽车上，导致了车企们并没有太上心。如今平地一声雷，燃料电池的优势让我们再次看到了既节能环保又不影响出行质量的能源希望。想实现弯道超车？向着燃料电池汽车这一"杆位"撸起袖子加油干吧。

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