氢燃料电池的工作原理
燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3 部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图1[3]。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。
以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下：
(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极；
(2) 在阳极催化剂的作用下，1 个氢分子解离为2 个氢质子，并释放出2 个电子，阳极反应为：
H2→2H++2e。
(3) 在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O
总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O
电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。
3 PEMFC 的特点及研发应用现状
燃料电池种类较多，PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。
PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件，以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化剂贮存及其循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及系统
控制单元。图2 是一个典型的PEMFC 发电系统示意图[4]。
(1) PEMFC 作为移动式电源的应用
PEMFC 作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，PEMFC 是技术最成熟的电动车动力电源。
国际上，PEMFC 研究开发领域的权威机构是加拿大Ballard 能源系统公司。美国H-Power 公司于1996 年研制出世界上第一辆以PEMFC 发电机为动力源的大巴士[5]。近年来，我国对燃料电池电动车的研发也极为重视，被列入国家重点科技攻关计划。上海神力公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别研制出游览观光车、中巴车样车，其性能接近或达到国际先进水平。
(2) PEMFC 作为固定式电源的应用
PEMFC 除适用于作为交通电源外，也非常适合用于固定式电源。既可与电网系统互联，用于调峰；也可作为独立电源，用作海岛、山区、边远地区、或作为国防（人防）发供电系统电源。
采用多台PEMFC 发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系统有很多优点：①可省去电网线路及配电调度控制系统；②有利于热电联供（由于PEMFC 电站无噪声，可就近安装，PEMFC 发电所产生的热可进入供热系统），可使燃料总利用率高达80%以上；
③受战争和自然灾害等影响比较小，尤其适宜于现代战争条件下的主动防护需要；④通过天燃气、煤气重整制氢，可利用现有天燃气、煤气供气系统等基础设施为PEMFC 提供燃料；通过再生能源制氢（电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）则可形成循环利用系统（这种循环系统特别适用于边远地区、人所），使系统建设成本和运行成本降低。国际上普遍认为，随着燃料电池的推广应用，发展分散型电站将是一个趋势。
(3) 氢能电源的军事应用前景
随着现代科学技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，以数字化技术为核心的新兴信息技术将渗透到战场的各个领域，从侦察、监视到预警，从通信、指挥到控制，从武器装备的自动化、精确制导和智能化到各种电子战手段，信息技术装备已经成为覆盖整个战场的、决定战争胜负的重要因素，它不仅构成总体作战的“神经系统”，而且成为总体作战能力的“倍增器”。电源作为信息技术装备的命脉，能否连续、可靠、安全、灵活地供电是至关重要的，它是信息技术装备密不可分的一部分。
由于PEMFC 发电机工作温度低，红外辐射少，无震动，没有噪音，因此特别适合用作为现代军用电源。1998 年8 月，美国国防部在向国会国防委员会呈递的报告中指出：移动电力是永久性防御设施最基本的五大要素之一；燃料电池发电技术替代常规发电装置的迅速演变，给未来发电系统采用氢气作为主燃料开辟了道路；由于能量转换效率（超过60%）
很高，操作维护极为简单，燃料电池发电机使氢能源作为主燃料的应用极为可靠而高效。因此，把作战燃料改为氢，将获得更加高效可靠的发电系统、更低的排放、更低的噪音、极大地减小热辐射和红外成像，便于伪装和隐蔽作战。
PEMFC 发电机的诸多优越性能，使其在航空航天及超级移动设备、水下潜艇、军事工程、通讯工程、车辆动力电源、单兵和部（分）队便携电源、边远地区、海防哨所以及人防工程中都具有极好的应用前景。早在1960 年代，美国航空航天局（NASA）就与通用电气公司（GE）联合开发PEMFC发电机，并多次用于双子星座卫星计划的飞行，特别是1968 年采用Nafion 膜后在发射的生物卫星上使用PEMFC 发电机，其寿命在实验室已达57000h。后来，NASA 又与Hamilton 标准公司合作研制RFC（再生燃料电池）系统，目的是配合太阳能发电系统组成用于火星探测飞行器或月球基地的动力电源（太阳能电解水装置功率35kW，PEMFC发电机功率25kW）。美国空军也与Treadwell 公司签订协议研究用于卫星的RFC 系统（PEMFC 功率12kW，电压28V）。
在超级移动装备（EMU）应用方面，NASA 与EPSI 公司合作开发采用金属氢化物储氢的200Wh和1500Wh 能量的PEMFC 系统，以替代现有装备中采用的可充电电池，可有效提高能量储存密度和一次性充能能量以及循环寿命、充能速度。
PEMFC 在军事领域的一个重大用途是作为海军舰艇的动力电源。PEMFC 发电机作为潜艇不依赖于空气的推进动力（AIP）源与斯特林发动机和闭式循环柴油机相比，具有效率高、噪音低和红外辐射小等优点，在携带相同重量或体积的燃料气时，潜艇续航能力最强（大约为斯特林发动机的2倍），且没有污染，因此PEMFC 是潜艇AIP 系统的最佳选择。德国从1980 年（也是世界上最早）开始研究基于PEMFC 发电机的潜艇，目前德国已能生产212、214 型号的基于PEMFC 发电机的潜艇。而美国海军与AP 公司合作开始研制以柴油重整制氢为氢源的PEMFC 发电机，还与Treadwell 公司合作设计并制造了用于水下探测器的PEMFC 电源。
PEMFC 的诸多优点，使其在重要的民用设施如智能大厦、医院、宾馆等以及国防（人防）领域都具有极好的应用前景。目前这些地方的供电系统均采用以外电为主、柴油发电机组为辅的供电方式。当外电毁坏启用柴油发电机组时，由于柴油发电机组存在烟气排放，隐蔽性差、震动大、噪音高、环保性能差等许多缺点，更不适合在未来高科技战争中使用。因此，研究基于PEMFC 的发电系统可有效利用氢能实现环保，对民用供电和国防建设都有极为重大的意义。
氢燃料电池应用于无人机行业面临的几大核心问题 来源：宇辰网 自4月10日，无人机企业科比特航空发布HYDrone-1800的多旋翼无人机以来，整个行业就沸腾起来，不断争论氢燃料动力系统目前是否能应用在工业级无人机行业。笔者就此总结了目前关于氢燃料电池大家争论的几个核心问题： 1.氢燃料电池技术是否成熟 2.氢气的来源问题 3.氢气的存储及安全问题 带着这些问题，笔者查阅了一些文章，采访了多位电力系统的专家，在这里粗浅地谈一下氢燃料电池在无人机行业的应用情况。 首先，氢燃料电池不是什么新技术 不管在国内还是国外，不管是航空还是汽车，氢燃料电池都不算是新技术了。 早在20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。
进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。波音公司于2008年4月3日成功试飞一架以氢燃料电池为动力源的小型飞机。 2008年奥运会期间，上海大众提供了20辆帕萨特领驭氢燃料电池汽车，作为奥运之行的“绿色车队”。 在2015年初的美国拉斯维加斯消费电子展（CES）上，丰田宣布14年底量产的氢燃料电池汽车Mirai将于晚些时候正式商用，并宣布免费开放与燃料电池相关的全部专利；2015年东京车展上，本田发布了氢燃料电池车Clarity，号称续航700km。除此外，雷克萨斯、奔驰等一众国际豪华汽车品牌纷纷推出了自己的氢燃料电池车。 虽然车展样车和实用性技术还有一定的差距，但氢能被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁，实现能源可持续供给和循环的重要能源载体之一。 那么，氢能源的工作原理是什么 氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢在阳极变成氢离子（质子）通过电解质转移到阴极，同时放出电子通过外部的负载到达阴极，与氧气发生反应生成水。
氢氧燃料电池性能测试 实验报告 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
氢氧燃料电池性能测 试实验报告 学号： 姓名：冯铖炼 指导老师：索艳格 一、实验目的 1.了解燃料电池工作原理 2.通过记录电池的放电特性，熟悉燃料电池极化特性 3.研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系 4.熟悉电子负载、直流电源的操作 二、工作原理 氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。 氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。 氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器 氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。 具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。 工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。 燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。 利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种"发电机"。 一般来讲，书写燃料电池的化学反应方程式，需要高度注意电解质的酸碱性。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种： 若电解质溶液是碱、盐溶液则
（二零一二年十二月） 2020-2025年中国氢燃料电池行业经营发展战略制定与实施研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业经营发展战略概述 (9) 第一节企业经营发展战略的重要性及意义 (9) 一、是决定企业经营活动成败的关键性因素 (9) 二、是实现企业快速、健康、持续发展的需要 (9) 三、是企业实现自己的理性目标的前提条件 (10) 四、是企业长久地高效发展的重要基础 (10) 五、是企业充满活力的有效保证 (10) 六、是企业及其所有企业员工的行动纲领 (11) 七、是企业扩展市场、高效持续发展的有效途径 (11) 八、是执行层行动的指南 (11) 第二节制定实施企业经营发展战略的作用 (11) 一、有助于企业准确判断外在危机和机遇 (12) 二、有助于明确企业核心竞争力 (12) 三、有利于提升企业的持久竞争力 (12) 四、有助于企业找准市场定位 (12) 五、有助于企业内部控制、管理与执行 (13) 六、有助于优化资源，有利于实现资源价值最大化 (13) 七、有助于增强企业的凝聚力和向心力 (13) 八、有助于优化整合企业人力资源，提高企业效率 (13) 九、有助于建立品牌形象，明确目标市场 (14) 十、有助于激励员工积极主动地完成目标 (14) 第三节企业经营发展战略的特性 (14) 一、全局性 (14) 二、纲领性 (14) 三、长远性 (15) 四、导向性 (15) 五、保证性 (15) 六、超前性 (15) 七、竞争性 (15) 八、稳定性 (16) 九、风险性 (16) 第二章市场调研：2018-2019年中国氢燃料电池行业市场深度调研 (17) 第一节氢燃料电池概述 (17) 第二节我国氢燃料电池行业监管体制与发展特征 (18) 一、主管部门及管理体制 (18) 二、行业经营模式及盈利模式 (18) 三、燃料电池是一种非常有前景的能源技术 (18) 四、国内外政府出台政策支持 (19) （一）国外政府纷纷出台支持政策 (19) （二）中国政府重视燃料电池发展，大力支持发展 (22) 第三节2018-2019年中国氢燃料电池行业发展情况分析 (24)
质子交换膜燃料电池控制策略研究 质子交换膜燃料电池与其他种类电池的差别就是，质子交换膜燃料电池的出现以使用清洁、对环境无污染、效率高为特点，是一种很有价值的发明，就我国目前的情况来看，质子交换膜燃料电池在我国的各个领域中已经被接纳。在进行研究质子交换膜燃料电池的最终目的就是为了让质子交换膜燃料电池的效率更高而且更加的稳定。这就需要对质子交换膜燃料电池的性质进行研究，让质子交换膜燃料电池的特性可以控制。在本文中进行了质子交换膜燃料电池自身特点以及质子交换膜燃料电池的分类的介绍，也简述了质子交换膜燃料电池电池控制策略。 标签：燃料电池;质子交换膜;策略与研究 随着世界经济的共同发展，在发展中已经产生了对环境的严重的破坏，这就让全世界开始共同对环境的保护、资源的高效率的利用进行了研究。而可持续发展与绿色环保节能减排也已经成为了当下的主流话题。这就让经济的发展在向可持续发展的方向进行着，在我国虽然已经逐渐开始了可再生能源与清洁能源的使用，但这种改变对于我国对石油、煤矿、天然气等不可再生能源的使用情况并没有做出多大的改善，虽然我国的资源丰富但由于人口众多，但由于人均的资源量很少，针对于现在的不可再生能源的使用速度，到本世纪末这些不可再生能源就会逐渐地面临枯竭的现象。而燃料电池的发电技术的出现，由于其优越的自身特性，让其可以成为我国改变现状的方式之一。 一、燃料电池特点 随着科技的逐渐发展，出现了与化学电池不同工作原理的燃料电池。燃料电池的出现后产生了很大的影响，原因就是燃料电池的燃料与电能的转化效率是极其优秀的，对于能量之间的相互转换损失很小。而且还能对自身产生的热量进行二次的利用，当开始电能的转化时，对于环境的污染几乎没有，也不会产生大量的垃圾，在整个生产的过程中水是唯一的产物。在燃料电池开始运行时，对于电能的输出很好，而且燃料电池在运行的过程中只有很小的声音，本身可以长久的使用，稳定性极佳。在燃料电池运行的过程中，内部没有机械构件，只有水与其他在转化。燃料电池的构造很简单，出现问题时维修方便，而且燃料电池的组装分很多的模块，在进行安装时方便。燃料电池的主要燃料就是氢气，氢气的价格便宜，而且氢气的来源广泛，可以在短时间内收集燃料。燃料电池对于环境可以迅速的适应，而且燃料电池的功率大、对于工作性能可以快速的适应，周围的环境就算有水存在也不会有很大的影响。 二、研究现状与存在问题 对于燃料电池的燃料氢气而言，氢气的本身可以当作能源使用。燃料电池在使用的途径上有便携式的能源、小型移动电源、车载电源等，可以在教学、汽车、科研、计算机等多种的领域进行应用，还可以充当紧急电源，而且在特殊的情况
氢燃料电池的特点及应用 2009-04-08 16:06出处：比特网论坛作者：lijing【我要评论】[导读]燃料电池技术被认为是取代蓄电池和发电机作为通信行业后备电源的最有前景的技术。美国瑞莱昂(RELION)公司生产的燃料电池作为通信用后备电源进行了详尽的现场测试和数据整理。文中介绍了该测试组的试验情况,这些试验点都是以RELION公司提供的燃料电池作为通信基站的备用电源,进行了历时6个月的现场测试。 企业数据中心每周热点文章 下载数据中心白皮书赢取指纹U盘下载刀片服务器解决方案赢取ThinkPad笔记本灵活多变的数据中心机柜解决方案(视频) IT管理人员眼中的动态架构 Gartner 电源管理的节能展望云运算开放宣言各方看法不一 料电池技术被认为是取代蓄电池和发电机作为通信行业后备电源的最有前景的技术。美国瑞莱昂(RELION)公司生产的燃料电池作为通信用后备电源进行了详尽的现场测试和数据整理。文中介绍了该测试组的试验情况,这些试验点都是以RELION公司提供的燃料电池作为通信基站的备用电源,进行了历时6个月的现场测试。 1 现在通信站后备电源的解决方案 现在的通信站通常都是由市电供电,采用铅酸蓄电池作为主要的后备电源,其初次投资比较低。但蓄电池的维护及管理成本较高,特别是在环境不好的情况下,成本更高;并且蓄电池使用寿命短;如不能有效监控其工作状况,常常导致蓄电池在真正需要的时候不能有效供电,造成通信中断。 2 燃料电池技术 燃料电池是电化学装置,能够将氢和氧的化学能转变为电能,并且没有污染,无有害物质排放。PEM型燃料电池(质子交换膜燃料电池)由两个电极(阴极和阳极)组成,通过聚合膜联系起来。 气态氢被送到膜的阳极,空气被送到阴极,氢原子在阳极侧被剥离电子,带正电荷的质子穿过膜到达阴极。为使该反应发生,须使用铂金催化剂。氢的电子通过外部回路从阳极到达阴极,产生了电流,在阴极,电子、质子和空气中的氧结合产生水,是燃料电池的主要副产品,如图1所示。 图1 燃料电池的工作原理图 3 燃料电池的优势 (1)无污染。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式——最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体
青海成立年产xx套氢燃料电池公司 可行性报告 规划设计/投资方案/产业运营
报告摘要说明 氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置，通过电化学反应将阳极的氢气和阴极的氧气（空气）的化学能转化为电能。燃料电池结构单元主要由膜电极组件和双极板构成，其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成的，为反应发生场所；双极板是带流道的金属或石墨薄板，其主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热。 xxx科技公司由xxx集团（以下简称“A公司”）与xxx科技发展公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资170.0万元，占公司股份75%；B公司出资60.0万元，占公司股份25%。 xxx科技公司以氢燃料电池产业为核心，依托A公司的渠道资源和B公司的行业经验，xxx科技公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx科技公司计划总投资2505.98万元，其中：固定资产投资1823.70万元，占总投资的72.77%；流动资金682.28万元，占总投资的27.23%。 根据规划，xxx科技公司正常经营年份可实现营业收入6395.00万元，总成本费用4930.85万元，税金及附加53.64万元，利润总额1464.15万元，利税总额1719.74万元，税后净利润1098.11万元，纳
税总额621.63万元，投资利润率58.43%，投资利税率68.63%，投资 回报率43.82%，全部投资回收期3.78年，提供就业职位101个。 2018年2月的《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》指出，我国燃料电池汽车补贴力度保持不变，燃料电池乘用车按燃料 电池系统的额定功率进行补贴，燃料电池客车和专用车采用定额补贴方式。除此之外，在2018年我国各省市政府部门也相继出台了一系列燃料电池补 贴和扶持政策，可以看出我国各级部门开始重视氢燃料电池车的基础设施 建设。但就从现阶段我国电动车消费者的反应来看，我国电动汽车行业仍 存在着4个痛点，而国内各级政府部门关于燃料电池的一系列补贴及扶持 就是为了解决这几个痛点。根据氢能与燃料电池白皮书内容，未来我国燃 料电池技术将朝4个方向发展。
氢燃料电池控制策略
目录 30KW车用氢燃料电池控制策略 ............................ 错误!未定义书签。目录 (2) 1控制策略的依据 (4) 230KW车用氢燃料电池控制策略 (5) 2.1P&ID (6) 2.2模块技术规范 (7) 2.3用户接口 ................................................... 错误!未定义书签。 2.4系统量定义 (9) 2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略 (11) 2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理 .................. 错误!未定义书签。 2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理........... 错误!未定义书签。 2.6Cell电压测算............................................. 错误!未定义书签。 2.7电堆健康度SOH评估............................... 错误!未定义书签。 2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法.. 错误!未定义书签。 2.8ALARM和FAULT判定规则 (11) 2.9工作模式（CRM和CDR）策略 (12) 2.10电堆冷却液出口温度设定值策略 (12) 2.11空气流量需求量计算 (12) 2.12阳极氢气循环回路控制策略 .................... 错误!未定义书签。
2.13阴极空气传输回路控制策略 (15) 2.14冷却液传输回路控制策略 ........................ 错误!未定义书签。 2.15阳极吹扫（Purge）过程 (18) 2.16防冻（Freeze）处理过程 (18) 2.17泄漏检查（LeakCheck）机理 (19) 2.17.1在CtrStat17下的LeakCheck (19) 2.17.2CtrState2下的泄漏检查 (19) 2.18注水入泵（Prime）过程 (20) 2.19状态及迁移 (20) 2.19.1状态定义 (20) 2.19.2状态迁移图 (21) 2.19.3状态功能 (22) 2.19.4迁移条件 ................................................ 错误!未定义书签。 2.20CAN通讯协议。........................................ 错误!未定义书签。3未确定事项 ..................................................... 错误!未定义书签。
氢能备用电源市场前景可观近年来，壳牌石油公司和通用汽车公司在美国大力研发新能源汽车，并在华盛顿特区、纽约等地广泛设立氢燃料加油站。 氢能在污染排放、生产成本和资源丰富性方面具有其他能源无法比拟的优势，但这种被称为“终极能源”的能源，为何在我国遭遇了产业困境？ 3月7日，冬寒尚未褪去，现代汽车蔚山工厂氢燃料电池汽车(以下简称“氢燃料汽车”)生产工厂却已满载春意，工作人员忙着将17辆ix35氢燃料汽车装载到货按照计划，这17辆氢燃料汽车将横渡大洋，落户欧洲。其中15辆运往丹麦，2辆运往瑞典。到4月份，丹麦和瑞典有关政府机构或公共机关的一些官员，就可以乘坐氢燃料汽车进行办公。 同作为新能源汽车，电动汽车经历了数十年的推广，成效并不令人满意。亚洲、欧洲和北美的汽车行业高管们有意将目光投向了氢燃料汽车。据悉，宝马、福特和丰田等车企均计划在未来几年内量产并全球出售氢燃料汽车。 值得一提的是，此次现代生产的氢燃料汽车，是世界上首次成功实现批量生产的氢燃料汽车。这对于“氢燃料汽车”产业以及整个“氢能源”行业来说，无疑是一利好消息。
随着氢燃料汽车逐步向商业化进程迈进，氢能源的利用已越来越进入公众的视野。江苏中靖新能源科技有限公司(以下简称“中靖新能源”)高级副总裁袁音向《能源》记者表示，氢能源可称为“终极能源”，因其在污染、排放、使用、生产成本、可再生和资源丰富性等众多方面都具有其他能源所无法比拟的优势。 氢能源行业根据能源开发和使用的技术，更是将能源大致分为了三类：传统技术能源(化石资源、不可再生资源，如煤、石油)、中间过渡技术能源(如内燃机、核能)、终极技术能源—氢。 氢能源大有前途，但相比于国外企业的高调发展，国内企业却没有想象中的热情。在认准氢能源发展前景的新兴民营企业、高校和科研单位看来，我国应不失时机地抓住氢能源发展机遇。 资金的缺失 氢能源有两大类使用方法。第一类被称为“热化学”方法，即燃烧。另一类被称为“电化学”方法。氢燃料电池技术则属于后者，被认为是利用氢能、解决未来人类能源危机的终极方案。 “氢燃料电池是目前市场热衷度最高的氢能源利用技术。利用氢气和氧化剂在电池内的化学反应直接生产电能，具有无污染、节能、高效、安静、安全等特性，可用于新型汽车、发电站、潜艇和家庭直接
氢燃料电池项目 可研报告 规划设计/投资分析/实施方案
摘要说明— 燃料电池汽车是目前氢能源的主要应用领域之一。国际汽车制造商协会数据显示，2017年全球销售乘用车接近0.71亿辆，而势银智库数据显示2017年全球FCV（燃料电池汽车）销量3260辆（燃料电池汽车大多使用氢能源作为燃料，极少数使用其他燃料，若假设这些FCV都使用了氢气做燃料），2017年氢能源在汽车领域的渗透率也仅为0.0046%，可见在汽车应用领域氢能源产业化尚处于导入期。 该氢燃料电池项目计划总投资12676.47万元，其中：固定资产投资10300.42万元，占项目总投资的81.26%；流动资金2376.05万元，占项目总投资的18.74%。 达产年营业收入20688.00万元，总成本费用16168.24万元，税金及附加227.55万元，利润总额4519.76万元，利税总额5370.73万元，税后净利润3389.82万元，达产年纳税总额1980.91万元；达产年投资利润率35.65%，投资利税率42.37%，投资回报率26.74%，全部投资回收期5.24年，提供就业职位336个。 报告内容：项目概论、背景和必要性研究、产业分析预测、产品规划分析、选址方案、项目工程设计研究、工艺分析、项目环保研究、企业安全保护、风险防范措施、节能方案分析、实施安排、投资计划方案、项目经营效益分析、项目综合结论等。
规划设计/投资分析/产业运营
氢燃料电池项目可研报告目录 第一章项目概论 第二章背景和必要性研究 第三章产品规划分析 第四章选址方案 第五章项目工程设计研究 第六章工艺分析 第七章项目环保研究 第八章企业安全保护 第九章风险防范措施 第十章节能方案分析 第十一章实施安排 第十二章投资计划方案 第十三章项目经营效益分析 第十四章招标方案 第十五章项目综合结论
AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2
WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图
表1 模块附件表：
表2 车载系统附件表：
2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若
不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用
氢氧燃料电池性能测试实验报告 冯铖炼 实验目的 1. 了解燃料电池工作原理 2. 通过记录电池的放电特性，熟悉燃料电池极化特性 3. 研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系 4. 熟悉电子负载、直流电源的操作 ， 匚作原理 氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂， 氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将 化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。 氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、 氧气在电极上的催化 剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电， 在氧电极上由于缺少电子 而带正电。接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。 工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。氢在负极上的催化剂的作用下分 解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接 在外部电路中。在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。 这正是水的电 解反应的逆过程。 氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在 电池外部它只是提供一个反应的容器 学号: 1141440057 指导老师: 索艳格 姓名:
氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池， 它利用物质发生化学反应时释出的能量, 直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是, 于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。 具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间 的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成， 2013年正发展为直接使 用固体的电解质。 工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气），。氢在负极 分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载 就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。 这 正是水的电解反应的逆过程。此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有 异曲同工之妙。 燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。 利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，-所以也可称它为一种"发电机"。 i 一般来讲，书写燃料电池的化学反应方程式，需要高度注意电解质的酸碱性。 发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢一氧燃料电池有酸式和碱式两种: 'I 若电解质溶液是碱、盐溶液则 负极反应式为：，2H2 + 4OH- - 4e~二4场0 正极反应式为：+ 2H2 O + 4广二4OH ■ 若电解质溶液是酸溶液则 负极反应式为：2H2 _ 4牴 —4H 正极反应式为：°2 + 4广+ 4H*二2H2O 总反应方程式为： 2H2 + 02二2H2 O 在碱溶液中，不可能有H+出现，在酸溶液中，不可能出现 0H —。 实验步骤 ① 连接电子负载，测量开路电压 它工作时需要连续地向其供给反应物质 燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由 在正、负极上
氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电，为保证基站正常工作，需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机，在断电时，备用电源系统为基站中的负载供电，保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低，其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时，移动油机成为现实可用的备用电源，但移动油机后勤保障复杂，需有人值守，有噪声污染及废气污染。 鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点，加之能源危机和人们环保意识的提高，寻求新的备用电源的呼声越来越高，氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器，把氢气（燃料）和氧气（来自空气）中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化，生成质子和电子；质子通过电解质迁移到阴极，电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能；迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括：高效率（不受“卡诺循环”的限制）、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比，燃料电池的主要优点包括： 适应环境温度范围宽广，基站温度可设定在32℃或更高，这样每年可节约大量空调电费。 只要保证氢气的供应就可持续供电，在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通，为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 按设定电压稳定输出电能，而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前，放电电压衰减很快且难以预测。 重量轻，不需特殊的承重处理。 占地面积小，安置位置灵活，既可安置在室外也可安置在室内。 寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年，而铅酸电池几年就要更换。 安全性高，燃料电池系统中有多种传感器，系统可自动采取应对措施，如：当氢气泄漏时，燃料电池控制系统会自动关闭气源，避免泄漏持续；可远程监控，及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较，氢燃料电池最大优点是： 自动控制，可实现无人值守，通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量，实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少，所以系统比较安静，其排放物为水，对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外，但作为通信备用电源系统，根据现有通信机房的
收稿日期:2005-11-03 作者简介:杨润红(1974-),女,北京交通大学机械与电子控制工程学院工程热物理专业硕士研究生,研究方向为能量转换与工质热物性. 燃料电池的应用和发展现状 杨润红,陈允轩,陈 庚,陈梅倩,李国岫 (北京交通大学,北京100044) 摘 要:能源和环境是全人类面临的重要课题,考虑可持续发展的要求,燃料电池技术正引起能源工作者的极大关注.主要在介绍燃料电池的工作原理、发展简史、分类及特性的基础上,详细分析和论述了燃料电池的应用和研发现状,并对其发展前景作了展望. 关 键 词:燃料电池;工作原理;特性;研发现状 中图分类号:TM911.4 文献标识码:A 文章编号:1673-1670(2006)02-0079-05 1839年,英国的William Grove 首次发现了水解过程逆反应的发电现象[1],燃料电池的概念从此开始.100多年后,英国人Francis T.Bacon 使燃料电池走出实验室,应用于人们的生产活动[2].20世纪60年代,燃料电池成功应用于航天飞行器并逐步发展到地面应用[3].今天,随着社会经济的飞速发展,随之而来的不仅是人类文明的进步,更有能源危机,生态恶化.寻求高效、清洁的替代能源成为摆在全人类面前的重要课题.继火力发电、原子能发电之后,燃料电池发电技术以其效率高、排放少、质量轻、无污染,燃料多样化等优点,正进一步引起世界各国的关注. 1 燃料电池的工作原理 人们常用的普通电池有碱性干电池、铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池等.燃料电池和普通电池相比,既有相似,又有很大的差异.它们有着相似的发电原理,在结构上都具有电解质,电极和正负极连接端子.二者的不同之处在于,燃料电池不是一个储存电能的装置,实际上是一种发电装置,它所需的化学燃料也不储存于电池内部,而是从外部供应.在燃料电池中,反应物燃料及氧化剂可以源源不断地供给电极,只要使电极在电解质中处于分隔状态,那么反应产物可同时连续不断地从电池排出,同时相应连续不断地输出电能和热能,这便利了燃料的补充,从而电池可以长时间甚至不间断地工作.人们之所以称它为燃料电池,只是由于在结构形式上与电池有某种类似:外特性像电池,随负荷的增加,它的输出电压下降[4]. 燃料电池实际上是一个化学反应器[5],它把燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能.它没有传统发电装置上的原动机驱动发电装置,也没有直接的燃烧过程.燃料和氧化剂从外部不断输入,它就能不断地输出电能.它的反应物通常是氢和氧等燃料,它的副产品一般是无害的水和二氧化碳.燃料电池的工作不只靠电池本身,还需要燃料和氧化剂供应及反应产物排放等子系统与电池堆一起构成完整 的燃料电池系统.燃料电池可以使用多种燃料,包括氢气、碳、一氧化碳以及比较轻的碳氢化合物,氧化剂通常使用纯氧或空气.它的基本原理相当于电解反应的逆向反应,即水的合成反应.燃料及氧化剂在电池的阴极和阳极上借助催化剂的作用,电离成离子,由于离子能够通过二电极中间的电解质在电极间迁移,在阴电极、阳电极间形成电压.当电极同外部负载构成回路时,就可向外供电(发电).图1是燃料电池的工作原理图[6]. 2 燃料电池的发展简史、分类及各自特性 1839年,William Grove 提出了氢和氧反应可以发电的 原理,并发明了第一个燃料电池.他把封有铂电极的玻璃管浸入稀硫酸中,电解产生氢和氧,连接外部装置,氢和氧就发生电池反应,产生电流. 1896年,W.W.Jacques 提出了用煤作为燃料电池的燃 料,但由于无法解决环境污染的问题,没有取得满意的效果. 1897年,W.Nernst 用氧化钇和氧化锆的混合物作为电 解质,制作成了固体氧化物燃料电池. 1900年,E.Baur 研究小组发明了熔融碳酸盐型燃料 电池(MCFC ).此后,I.Taitelbaum 等人就此进行了一些拓展性的研究. 1902年,J.H.Reid 等人先后开始研究碱质型燃料电 池(AFC ). 1906年,F.Haber 等人用一个两面覆盖铂或金的玻璃 圆片作为电解质,与供气的管子相连,做出了固体聚合物燃料电池(SPFC )的雏形. 1952年,英国学者F.T.Bacon 在借鉴前人研究经验 的基础上研制出具有实用性的培根电池并获得专利.它的研制思路是避免采用贵金属并设法获得尽可能高的输出功率.采用双层孔径烧结镍做电极,氢氧化钾水溶液做电解质,以纯氢和纯氧为燃料及氧化剂.副产物是纯水.培根电 第21卷第2期2006年4月 平顶山学院学报Journal of Pingdingshan University Vol.21No.2 Apr.2006
目录 30KW车用氢燃料电池控制策略............................. 错误!未定义书签。目录. (1) 1控制策略的依据 (3) 230KW车用氢燃料电池控制策略 (4) 2.1P&ID (5) 2.2模块技术规范 (6) 2.3用户接口 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.4系统量定义 (8) 2.5电堆电芯(CELL)电压轮询检测策略 (10) 2.5.1Cell巡检通道断线诊断处理................... 错误!未定义书签。 2.5.2Cell巡检通道断线诊断结果处理........... 错误!未定义书签。 2.6Cell电压测算.............................................. 错误!未定义书签。 2.7电堆健康度SOH评估 ............................... 错误!未定义书签。 2.7.1特性曲线电阻段对健康度的评估方法 .. 错误!未定义书签。
2.8ALARM和FAULT判定规则 (10) 2.9工作模式（CRM和CDR）策略 (11) 2.10电堆冷却液出口温度设定值策略 (11) 2.11空气流量需求量计算 (12) 2.12阳极氢气循环回路控制策略 ..................... 错误!未定义书签。 2.13阴极空气传输回路控制策略 (14) 2.14冷却液传输回路控制策略 ......................... 错误!未定义书签。 2.15阳极吹扫（Purge）过程 (17) 2.16防冻（Freeze）处理过程 (17) 2.17泄漏检查（LeakCheck）机理 (18) 2.17.1在CtrStat17下的LeakCheck (18) 2.17.2CtrState2下的泄漏检查 (19) 2.18注水入泵（Prime）过程 (19) 2.19状态及迁移 (19) 2.19.1状态定义 (19) 2.19.2状态迁移图 (20) 2.19.3状态功能 (21) 2.19.4迁移条件 .................................................. 错误!未定义书签。 2.20CAN通讯协议。........................................ 错误!未定义书签。3未确定事项 ....................................................... 错误!未定义书签。
氢燃料电池项目可行性研究报告 投资分析/实施方案
氢燃料电池项目可行性研究报告 目前以燃料电池技术为基础的应用已经很广阔，现阶段主要分布在叉、固定式和便携式三个方面，燃料电池车正在大力推进中，未来将遍及所有 能源相关下游包括汽车、发电和储能等领域。燃料电池车相比传统汽车， 具有无污染，“零排放车”，无噪声，无传动部件的优势，相比电动车， 具有续航里程长，充电时间段，起动快（8秒钟即可达全负荷）的优势，因此非常具有发展前景。 该氢燃料电池项目计划总投资5670.49万元，其中：固定资产投资4115.98万元，占项目总投资的72.59%；流动资金1554.51万元，占项目 总投资的27.41%。 达产年营业收入11347.00万元，总成本费用8723.89万元，税金及附 加106.65万元，利润总额2623.11万元，利税总额3091.57万元，税后净 利润1967.33万元，达产年纳税总额1124.24万元；达产年投资利润率 46.26%，投资利税率54.52%，投资回报率34.69%，全部投资回收期4.38年，提供就业职位216个。 报告依据国家产业发展政策和有关部门的行业发展规划以及项目承办 单位的实际情况，按照项目的建设要求，对项目的实施在技术、经济、社 会和环境保护、安全生产等领域的科学性、合理性和可行性进行研究论证；
本报告通过对项目进行技术化和经济化比较和分析，阐述投资项目的市场必要性、技术可行性与经济合理性。 ......
氢燃料电池项目可行性研究报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
车载燃料电池发动机系统及控制策略开发 一：目的 制定本控制策略的目的是通过合理的控制，稳定燃料电池发动机的性能并有效的提升燃料电池发动机的寿命。燃料电池发动机是为了备用电源使用，同时兼顾车用状态，所以在系统开发及控制策略主要以备用电源应用环境为主体，同时兼顾汽车级应用状态，由于车载燃料电池系统应用环境相对备用电源系统要复杂多变，所以结合燃料电池在车上实际应用制定最佳系统配置条件。但是同时也兼顾备用电源的应用场合。 二：系统初步框图
三：总体控制方案： 燃料电池发动机的开机，关机及运行，可以看做是一个循环过程，需要实现自检、吹扫、湿度控制、加减载控制、散热控制，故障检测和保护等一系列功能。在满足此条件的基础上进行燃料电池系统级的开发。 1：待机自检： 待机自检查看燃料电池系统发动机自身的状态是否准备就绪，包括电源供给、电磁阀状态、传感器状态，设备通讯等，因为传感器自身会有波动，所以划定其合理的波动范围来确定其是否正常工作 2.开机策略：（略） 3.运行控制策略： 运行中需要控制加载、空压机转速、散热、氢气循环泵、尾排阀。主要从以下几个方面进行考虑： 1：电堆模块的操作条件 2：发动机系统中加入了氢气循环泵，氢气循环泵的控制 3：为提升寿命，对加载速率的要求：加载≯？A/s，减载≯？A/s。（根据电堆条件确定） 4：尾排及分水阀的动作时间，氢气利用率控制。 5：加减载控制策略： 实现加载≯？A/s，减载≯？A/s 的目标，同时也要具备车载情况下的加减载控制能力。 其中空入压力受湿度、环境温度、自身的精度等的影响比较大，经常会出现加载不上而形成死循环的状况。车载发动机是恒功率加载，而燃料电池发动机希望是恒电流加载，并能控制加载速率，因此，为实现恒
【氢燃料电池的工作原理（详细）】氢燃料电池 的工作原理 以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下： (1)氢气通过管道或导气板到达阳极； (2)在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢质子，并 释放出2个电子，阳极反应为： H2→2H++2e。 (3)在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴 极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O 总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。 3PEMFC的特点及研发应用现状 燃料电池种类较多，PEMFC以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小 型发电系统。 PEMFC发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单 元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件， 以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化 剂贮存及其循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及 系统控制单元。图2是一个典型的PEMFC发电系统示意图[4]。 (1)PEMFC作为移动式电源的应用 PEMFC作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携 式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机
等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际 应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通 工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，PEMFC是技术最成熟的电动车动力电源。 国际上，PEMFC研究开发领域的权威机构是加拿大Ballard能源 系统公司。美国H-Power公司于1996年研制出世界上第一辆以PEMFC发电机为动力源的大巴士[5]。近年来，我国对燃料电池电动 车的研发也极为重视，被列入国家重点科技攻关计划。上海神力公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别 研制出游览观光车、中巴车样车，其性能接近或达到国际先进水平。 (2)PEMFC作为固定式电源的应用 PEMFC除适用于作为交通电源外，也非常适合用于固定式电源。 既可与电网系统互联，用于调峰；也可作为独立电源，用作海岛、 山区、边远地区、或作为国防（人防）发供电系统电源。 采用多台PEMFC发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系统有很多优点：①可省去电网线路及配电调度控制系统；②有 利于热电联供（由于PEMFC电站无噪声，可就近安装，PEMFC发电 所产生的热可进入供热系统），可使燃料总利用率高达80%以上； ③受战争和自然灾害等影响比较小，尤其适宜于现代战争条件下的 主动防护需要；④通过天燃气、煤气重整制氢，可利用现有天燃气、煤气供气系统等基础设施为PEMFC提供燃料；通过再生能源制氢 （电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）则可形成循环利用系 统（这种循环系统特别适用于边远地区、人所），使系统建设成本 和运行成本降低。国际上普遍认为，随着燃料电池的推广应用，发 展分散型电站将是一个趋势。 (3)氢能电源的军事应用前景 由于PEMFC发电机工作温度低，红外辐射少，无震动，没有噪音，因此特别适合用作为现代军用电源。1998年8月，美国国防部在向 国会国防委员会呈递的报告中指出：移动电力是永久性防御设施最