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氢燃料电池目前的现状及未来

发布于2019-01-06 13:31:39    文章来源:本站

       近日,比亚迪汽车向投资者透露正在研究氢燃料电池。实际上,今年5月份比亚迪就已经与美国混合动力公司达成协议将合作研发氢燃料电池客车。
       不止比亚迪,据了解,国内企业潍柴动力、长城汽车等都先后布局氢燃料电池,日本丰田更是早在1992年就开始了氢燃料电池汽车的研究。今年5月份,李克强总理参观丰田汽车北海道厂区时,就表达出对研发氢燃料电池汽车的强烈意愿。
  那么这个氢燃料电池究竟是怎样的“黑科技”,让各大汽车厂商接踵而至?而又是什么原因,让氢燃料电池汽车上路的脚步备受考验?
  氢燃料电池:新能源终极解决方案?
  当前市场上的动力电池,铅酸电池是大头,再者是锂电池,燃料电池只有极小一部分。
  燃料电池是不是新能源的终极解决方案,下面用一些简单的数据回答一下。
  铅酸电池和锂电池都属储能电池(二次电池),即需要先充电再放电,其本质为可逆的金属元素的氧化还原反应。拿铅酸电池来说,左到右为放电过程,右到左为充电过程,由电子守恒可知该反应为2电子反应。锂电池原理类似,只不过是单电子转移反应。
  从元素周期表可知,铅相对分子质量为207.2,锂为6.9,也就是说每转移一个电子,需要的铅和锂分别为103.6和6.9。
我们再看看一下氢燃料电池,其基本反应过程如下图,在阳极和阴极分别加入氢气和氧气(空气),在催化剂的作用下发生反应并放电。有反应式可知每个氢原子可转移一个电子,反过来说转移一个电子需要的氢为1。
  氢燃料电池转移一个电子比铅酸电池和锂电池需要的质量更小,简单地说,就是能量密度更大。
  事实上还远不止如此。由于在实际反应中,电池的能量转换会有损耗,二次电池的充放电过程相对燃料电池的直接放电损耗更严重。由于不受卡诺循环限制,燃料电池理论能量转化效率可达90%以上,实际效率可达到60%。
  在实际应用过程中,氢燃料电池也有储能电池不可比拟的优势,即“充气五分钟,续航一千里”,充氢5分钟可行驶500公里,而储能电池此时还趴在充电桩吸取能量。
  理论上,氢燃料电池集合了汽油车的高能量比、即充即走,以及超越储能电池的高能量转换效率、无污染的优点,可谓新能源车的终极解决方案。
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汽车氢燃料电池解剖教学演示模型
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