鉅大LARGE | 點擊量：824次 | 2021年04月22日
未來汽車動力的第二選擇會是燃料動力電池嗎？
燃料動力電池車是電動汽車嗎？
燃料動力電池車是以燃料動力電池為能量源驅動的車輛。注意，是能量源而非動力源，燃料動力電池車通過燃料動力電池出現電能，供應給電動機驅動車輛。所以動力源仍然是電動機，所以，嚴格來說，燃料動力電池車是電動汽車。
燃料動力電池是電池嗎？
在有些文獻中，燃料動力電池也會被稱為燃料動力電池發動機，因為它的運作原理和狹義的電池并不相同。它并不是儲能元件，它不能像鋰離子電池那樣儲存電能，準確來說，燃料動力電池算是一種發電機，和發動機類似，要外界輸入的燃料（氫氣），讓氫氣在電池堆內與氧氣發生電化學反應，出現電能。
但現在電池也可以廣義的指代出現電能的裝置，如太陽能電池，所以從這個角度，燃料動力電池（FuelCell）也可以算是電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
燃料動力電池是如何發電的
在初中的時候大家都學過電解水制氫氣和氧氣的試驗吧，燃料動力電池內部的電化學反應就是把這個過程反過來，往燃料動力電池中輸入氫氣和氧氣，陽極，氫氣在催化劑的用途下失去電子，成為氫離子（也就是質子），質子透過燃料動力電池的核心元件：質子交換膜，來到陰極，與氧氣反應，生成水。
等等，要反應的話是不是還缺了什么？對，還少了電子，陰極氫氣失去的電子通過外電路來到陽極，參與反應。而電子經過外電路的這個過程是不是也有即視感？這不就是電流嗎？
于是，經過這樣很簡單的反應，就讓電子從氫原子中脫離了，到外電路走了一圈，出現了電流。
注意，燃料動力電池也分為很多種類，有的燃料動力電池可以使用甲醇作為燃料，其實燃料動力電池的能量轉化核心在于電化學反應（氧化還原反應：[O]+[R]→[P]+Energy，[O]、[R]、[P]分別代表氧化劑、還原劑、反應生成物），只要能夠在反應過程中出現得失電子的過程即可，并不規定氧化劑、還原劑究竟要什么。當然現在大部分燃料動力電池都是采用氫氣作為燃料。上圖展示的為PEMFC，質子交換膜燃料動力電池，也是當前最主流的車用燃料動力電池。
為何燃料動力電池車
能夠解決純電動汽車的里程焦慮
了解了燃料動力電池是如何發電，那么這個問題就迎刃而解了。燃料動力電池并不要充電，為其補充氫氣和加油在時間上并沒有什么差別，3、5分鐘就能搞定。比起充電自然是快了許多，而相關于混合動力車型，燃料動力電池則有著無污染的優勢。但是，當前制約燃料動力電池汽車發展的關鍵因素除了燃料動力電池本身性能、成本上的不足之外，加氫站的建設也拖了后腿。
加氫站的建設并非一家車企能夠解決的，就算豐田開放氫燃料動力電池專利，鼓搗著建立燃料動力電池汽車聯盟也不行，這種要求分布廣泛，數量眾多的基礎設施建設必須依靠政府的力量，比起電能，氫氣的運輸儲存對安全的要求更高。
燃料動力電池的分類
燃料動力電池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大約160年的歷史。按工作溫度不同，燃料動力電池可分為低溫燃料動力電池（小于100℃）、中溫燃料動力電池（100-600℃）及高溫燃料動力電池（大于600℃）三類。而根據用途來分類，則可以分為：固定式燃料動力電池，重要用于發電站（分為大功率集中式發電站與小型家用的分布式電站）；移動型燃料動力電池，用于車輛、特種等交通工具；便攜式燃料動力電池，用于手機、筆記本電腦等便攜設備。
當然，最為普遍的分類是按照其電解質類型來分類，可以分為5種：堿性燃料動力電池（AFC）、磷酸型燃料動力電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料動力電池伽（MCFC）、固體氧化物燃料動力電池（SOFC）和質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）。他們的特點如下：
質子交換膜燃料動力電池
質子交換膜燃料動力電池，又稱為固態聚合物電解質燃料動力電池（SolidPolymerElectrolyteFuelCell，SPEFC）或聚合物電解質膜燃料動力電池（PolymerElectrolyteMembranesFuelCell，PEMFC），是一種新型清潔能源發電裝置，其研制始于上世紀60年代，最初由通用電氣公司專門為美國國家特種航天局設計制造，應用于后者雙子星座飛船計劃中。隨著PEMFC制造及相關控制技術不斷發展，如今其不僅在航天、特種等特殊領域有突出應用，更在分散電站，電動汽車，移動電源等方面顯示出獨特優勢。
質子交換膜燃料動力電池的核心組件就是所謂的質子交換膜，學名叫全氟磺酸質子交換膜，目前重要商業引用的是美國杜邦公司開發的Nafion系列膜，其他公司的產品則有日本朝日化學的Aciplex膜、美國Dow公司的Dow膜等。
它起到傳輸離子的電解質的用途，只不過和我們通常概念中的電解液不同，它是固態的。因而，在質子交換膜燃料動力電池中，它允許質子通過，但隔斷陰陽極反應物，防止氫氣和氧氣直接接觸發生反應（假如氫氣氧氣直接接觸就會燃燒，電子就不會通過外電路了）。
Nafion的化學結構
全氟磺酸型質子交換膜是由碳氟主鏈構成疏水的骨架，側鏈的磺酸根則具有親水性，這個疏水∕親水的微相分離結構既具有良好的機械性能和化學穩定性又可以為質子傳導供應通道。另一方面，由于氟原子具有的強吸電性使側鏈的磺酸根酸性增強，因此，全氟磺酸型質子交換膜具有高的電導率。
在中心的質子交換膜兩邊則是催化劑層，一般使用鉑金和碳組合制成，正因為要使用鉑金，燃料動力電池價格始終高昂。雖然致力于其他替代材料，但他們的催化效果并不如Pt/C更好。
再往外就是氣體擴散層和雙極板。氣體擴散層的用途是讓參與反應的氣體（氫氣、氧氣）更好的與催化劑接觸，從而獲得更好的反應速度與效率，減少損失。和內燃機通過高壓噴射燃油提高燃油的霧化效果類似。
雙極板就是我們通常說的正負極了，但是注意，雙極板的雙代表著在這一塊板上有兩個電極，一面充當正極，另一面充當負極，注意，這并不是同一節電池的正負極，而是分別作為兩個電池的正極和負極。燃料動力電池一般不以單體形式存在，都是將一個個單體首尾相連，串聯成一個電堆，于是前一節燃料動力電池單體的負極的背面就是后一節電池的陽極，形成了雙極板。
雙極板除了作為電極之外，它上面還會布置流道，用途是讓引導反應氣體在燃料動力電池內的流動新增反應面積，并使其分布均勻，獲得均一的電流密度，還要將反應出現的水排除。流道的設計有直道式、蛇形、變截面、交趾型等，上圖中那些溝溝壑壑就是流道。
