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氢燃料电池技术手册氢燃料电池技术是一种相对新型的能源技术，利用氢气和氧气的反应来产生电能，成为空气水和电能。
相比传统燃料，氢燃料电池没有污染排放，并且能够以高效的方式充电和供电。
因此，氢燃料电池技术被广泛认为是未来清洁能源的重要组成部分。
本手册将介绍关于氢燃料电池技术的各个方面，包括其结构、原理、应用和未来发展方向。
第一部分：氢燃料电池的结构氢燃料电池通常由以下组件构成：1.正极和负极——这些极是氢燃料电池内部的两极，它们连接到外部电路，并帮助将电能传递到荷电设备中。
2.电解质——电解质是氢燃料电池的核心部分。
它允许氢和氧在正负电极之间传递，并促进电子流动，从而产生电能。
3.氢气和氧气输送管道——氢和氧气需要输送到电池中才能为反应提供必要的成分。
4.热管理系统——这个系统有两个重要的功能：第一个是在氢燃料电池反应过程中协助调节温度，以确保组件不会发生故障；第二个是在运作时可回收热能。
第二部分：氢燃料电池的原理氢燃料电池是通过一系列化学反应来产生电能的。
主要反应如下：2H2（氢气）+O2（氧气）= 2H2O（水）+能量在该反应中，氢气通过正极进入燃料电池，同时，氧气从负极进入燃料电池。
在电解质的帮助下，氢气和氧气结合成水，同时放出能量。
这种反应是完全无污染的，它只会产生水和热量。
第三部分：氢燃料电池技术的应用氢燃料电池技术在许多领域中发挥着重要作用，以下是一些例子：1.交通运输——氢燃料电池已经被应用于汽车和卡车，以提供清洁的动力源。
2.能量存储——氢燃料电池可以在储能系统中用作备用电源。
这意味着它们可以存储能源并在必要时向电网提供电力。
3.家庭供电——氢燃料电池已经被用于家庭供电。
这种技术可以使家庭从电网独立，并使用清洁的本地能源。
第四部分：氢燃料电池技术的未来发展氢燃料电池技术在未来有极大的前景。
虽然目前的技术还有许多问题需要解决，比如生产氢气的高昂成本和稳定性，但是随着研究的不断深入，这些障碍将很快得到克服。
琳琅满目的化学电源——氢氧燃料电池hydrogen oxygen fuel cell氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的，将氢氧反应的化学能转化为电能的燃料电池，它可以在较低的工作温度下把氢氧反应在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。
氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最佳燃料。
同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。
氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。
单体电池的工作电压一般为0.8～0.97伏,为了满足负载所需的工作电压，往往由几十个单体电池串联成电池组。
一、工作原理氢氧燃料电池工作时，向阳极和阴极分别输入氢气和氧气（或空气），氢气和氧气在电极与电解质间的界面上发生电极反应，同时向外电路输出电流。
二、电极反应若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为：2H2-4eˉ=4H+（阳离子）正极为：O2+4eˉ+4H+=2H2O三、优缺点1、优点（1）发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。
氢氧燃料电池的能量转换效率可高达60～80%，为内燃机的2～3倍；此外，火力发电必须达到一定规模后才具有较高的发电效率，而燃料电池的发电效率却与规模无关。
（2）发电环境友好发电时不会排放尘埃，二氧化硫，氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。
并且氢氧电池按电化学原理工作，运动部件很少。
因此工作时安静，噪音很低。
（3）动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。
（4）自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合（如空间站和航天飞机）的电源。
（5）积木化氢氧燃料电池电站采用模块结构，由工厂生产各种模块，在电站的现场集成，安装，施工简单，可靠性高，并且模块容易更换，维修方便。
氢能在电力领域的应用
氢能在电力领域的应用主要包括以下几个方面：
1. 氢燃料电池发电：氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转换为电能的装置，它的排放物只有水，因此被认为是一种清洁、高效的发电方式。
氢燃料电池发电可以用于分布式发电、备用电源等领域。
2. 氢能储存与调峰：氢能可以作为一种大规模、长时间的储能方式，用于储存电力。
在电力需求低谷时，利用剩余电力将水电解制氢，然后将氢气储存起来；在电力需求高峰时，再将储存的氢气通过燃料电池或燃气轮机等设备转换为电能，以满足电力需求。
3. 氢能与可再生能源：氢能可以与可再生能源（如太阳能、风能等）结合，形成一种可持续的电力供应方式。
可再生能源产生的电能可以用于电解水制氢，然后将氢气储存起来或直接用于燃料电池发电，从而实现可再生能源的稳定供应。
4. 氢燃料电池汽车：氢燃料电池汽车是一种以氢气为燃料的电动汽车，它的排放物只有水，因此被认为是一种零排放的交通工具。
氢燃料电池汽车的发展可以减少对传统燃油的依赖，降低交通领域的温室气体排放。
总之，氢能在电力领域的应用具有重要的意义，它可以提高电力供应的可靠性、灵活性和可持续性，同时减少对传统化石能源的依赖，降低温室气体排放，促进能源转型和可持续发展。
氢燃料电池应用场景一、引言氢燃料电池是一种新型的清洁能源技术，它将氢气和氧气反应产生电能，并且不会产生任何有害物质。
因此，氢燃料电池被广泛应用于各个领域，本文将详细介绍氢燃料电池的应用场景。
二、汽车领域1. 汽车动力系统目前，汽车动力系统中最常见的是内燃机和电动机。
然而，内燃机会排放大量的有害物质，而电动机则需要充电。
而氢燃料电池则可以解决这些问题。
它可以将氢气与空气中的氧气反应产生电能，并且只会排放出水蒸汽。
因此，越来越多的汽车制造商开始使用氢燃料电池作为汽车动力系统。
2. 加油站由于目前只有少数人使用氢燃料汽车，因此加油站数量相对较少。
但是随着市场需求的增加，加油站数量也在逐渐增加。
这些加油站通常会使用压缩或液态方式储存和供应纯净的氢气。
三、能源领域1. 电网备用电源氢燃料电池可以作为电网备用电源。
当电力系统发生故障或停电时，氢燃料电池可以迅速启动并提供稳定的电力。
这种应用场景在一些重要的公共设施和机构中得到了广泛应用。
2. 住宅能源系统氢燃料电池还可以被应用于住宅能源系统。
在这种系统中，氢气通过水解产生，并且被存储在储氢罐中。
当需要用到能量时，氢气会与空气中的氧气反应产生电能，并且产生的副产品只有水蒸汽。
这种系统可以为家庭提供清洁、高效、可靠的能源。
四、航空航天领域1. 飞机动力系统由于飞机需要长时间飞行，因此需要一种高效可靠的动力系统。
而传统的燃油发动机会产生大量有害物质，因此不适合长时间使用。
而使用氢燃料电池则可以解决这个问题，因为它只会排放出水蒸汽。
2. 火箭推进器在火箭推进器中，需要使用大量的燃料来产生高温高压气体，从而推动火箭飞行。
而使用氢燃料电池则可以提供清洁、高效的能源，从而减少对环境的影响。
五、其他领域1. 无人机由于无人机需要长时间在空中飞行，并且需要携带一定的负载。
因此，需要一种高效可靠的能源系统。
而使用氢燃料电池则可以满足这个需求。
2. 船舶动力系统传统的船舶动力系统通常使用柴油发动机。
燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统1 范围本标准规定了燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统的术语和定义、命名、技术要求、试验与检测、标志及包装等。
本标准适用于工业用、商业用固定式燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统。
本标准适用于工作压力不超过4 MPa，工作环境温度不低于-40 ℃且不高于45 ℃的燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验 Fc：振动（正弦）GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验 Ka：盐雾GB/T 2423.23 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验 Q：密封GB/T 3634.1 氢气第1部分：工业氢GB/T 3634.2 氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢GB/T 3873 通信设备产品包装通用技术条件GB 4962 氢气使用安全技术规程GB/T 13306 标牌GB/T 13310 电动振动台GB 15382 气瓶阀通用技术要求GB/T 24499 氢气、氢能与氢能系统术语GB/T 29729 氢系统安全的基本要求GB 50177 氢气站设计规范TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程ISO 16111 移动式储氢装置—金属氢化物可逆吸放氢（Transportable gas storage devices - Hydrogen absorbed in reversible metal hydride）3 术语和定义GB/T 24499 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1金属氢化物 metal hydride金属或合金与氢气结合形成的具有可逆吸收和释放氢的固态材料。
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、潜艇和家庭直接供电等。
”上海攀业氢能源科技有限公司(以下简称“攀业氢能源”)副总经理施涛向记者介绍道。
攀业氢能源是国内较早从事燃料电池产业化工作的企业之一，于2006年1月成立，一直致力于燃料电池的商业化应用。
依靠几百万的天使投资作为启动资金，成立7年多以来，资金问题一直是攀业氢能源往前发展的瓶颈。
事实上，攀业氢能源是其他氢能源民营企业羡慕不已的对象，因为2010年，其获得了北极光创投2000万元的风险投资。
“据我了解，我们公司是国内唯一一家真正拿到风险投资的公司。
”施涛对记者说。
如今，两年多已过，因为产品并未真正实现商业化，攀业氢能源还是处在投入大于产出的阶段，“寻找新的资金支持”成为公司不得不面对的重任。
“其他民营氢能源公司的资金状况更不好看。
国内几家大型的氢能源公司，很多都是靠国家863计划的资金得以维计，但总共加起来，每年也只有几千万。
”国家标准委员会负责燃料电池标准制定的卢琛珏所长向《能源》记者透露。
“科技部"十二五"规划项目中对燃料电池承诺的资金，到目前也并未落实多少。
”相比于电动车市场每年动辄上百亿的投资，以及热钱对其的追捧，氢能源市场可谓门庭冷落。
据记者了解，截至2011年，德国就已投资3.93亿欧元用以融资，支持氢能及燃料电池技术的发展。
曾有国内氢能技术的企业做过调研，想要大步伐推进氢能技术的发展和产品的市场化应用，初期的投资将需要达到20-30亿元。
“现实情况是，国内真正的氢能源市场并未启动，资本不敢进来，而国家政策方面的资金投入也远远不够。
”卢琛珏说。
众多民营企业企图寻求国企等大型企业的投资，以期望依附在集团之下，获得进一步的发展。
中靖新能源就依靠江苏中靖集团的财力，才得以持续地进行科研投入。
但也有不少企业因得不到资金支持而中途夭折。
“产品未实现大规模量产，难以获得收入，但投资不足，拖延了技术进步和产品产业化的步伐”，这成为国内氢能源企业面临的无奈循环。
这也是目前为止，国内尚未出现特别突出和规模较大的氢能源公司的原因之一。
产业链难贯通难以获得资本市场的青睐，最重要的原因是，国内氢能源产品尚未让投资者看到回报的希望。
因此，产品的商业化推广，是各家氢能源公司为之努力的方向。
在施涛看来，氢能源产品要实现商业化，产业链的贯通必不可少，但目前来看，困难重重。
氢能源产业，可分为氢气的制备、运输、储存和氢能产品的应用等诸多环节。
目前，氢气的供应仍然是产业链完善的一大制约环节。
在氢气的制备上，我国已有多年的化石能源制氢经验，在化工、钢铁等行业，都有专门的后端制氢工厂。
但是，常规的氢气产业运营模式如何与新兴的燃料电池应用产品之间的衔接，是急待解决的问题。
因为，目前的化学制氢以及高压储氢、液态储氢以及金属储氢(即固态吸附储氢)都有适用的范围，存在限定条件。
“开发新型的制氢方法和安全的储氢技术，研发高效的储氢材料，是实现氢能产品商业化的前提条件。
”袁音向记者指出。
“目前，包括中靖新能源在内的氢能公司都在向这方面努力。
”在氢能产品的应用上，目前推广力度最大的为燃料电池。
为了打通产业链，各家燃料电池公司除了研发，都亲自从电池的终端应用着手推广，如备用电源、氢能叉车等。
攀业氢能源最初进入市场时，计划是专做燃料电池，燃料电池的终端应用则希望通过与其他企业的合作，由专业的公司完成推广。
“在产业初期，想要找到一家同样能忍受住寂寞期的公司合作，实在不易。
”施涛告诉记者。
所幸依靠风险投资，攀业能源才得以进入了燃料电池的终端市场，开发备用电源系统，以及研发氢能源游览车和叉车。
“这样做的后果是，产业链拉的太长，对我们处于成长期的企业来说，资金投入过大。
整套备用电源系统的开发，需要投入大量的人力、物力。
”施涛向记者坦承。
“但是在目前的市场背景下，我们也只有努力做产业链的整合，才能压缩成本和研发及生产的周期。
”按照其最初设想，氢能源产品应该探寻出一种商业化模式，在制氢、输氢、储氢，以及燃料电池开发和燃料电池终端市场应用等环节，都有相关专业化的企业来完成。
在目前产业链未贯通的情况下，还有一个重要的后果就是，各个环节未实现专门的量化生产，致使氢能源产品的成本高居不下，从而制约着终端产品商业化的进程。
“燃料电池应用时所使用的某些部件价格居高不下，而且没有现货。
但是在国外只要以近1/3的价格就可以拿下，而且是现货。
”一不愿具名的氢燃料电池生产商感慨说，“这就是产业链完善与否的价值所在。
”押宝备用电源相比于国外企业对于燃料汽车的热衷程度，国内车企却显示出淡漠态度。
加之我国加氢站资源的匮乏，国内尚未形成规模的氢能源企业只能将氢能源技术的研制发展转向于更为简单和较易实现商业化生产的氢能备用电源上。
3月24号，北京时间上午10点，，北京碧空氢能源科技股份有限公司(以下简称“碧空氢能源”)的负责人正在大洋彼岸的加拿大，准备与巴拉德动力系统公司进行再一次的商业性合作。
碧空氢能源市场总监李海告诉记者，此次公司相关负责人出访巴拉德公司的目的之一，是为了购买一套175千瓦的ClearGenTM分布式燃料电池发电系统。
此系统将于其他备用电源系统一起，在9月份召开的第五届世界氢能源技术会议上进行展示。
巴拉德是世界最大燃料电池厂商，碧空氢能源作为其在中国的合作伙伴，早已紧盯国内氢能备用电源市场。
据李海介绍，依赖巴拉德的技术支持，碧空氢能源将可能是国内最早实现氢能产品量产的企业，而备用电源就是其计划量产的最主要产品。
在记者的采访中，国内生产氢能产品的企业，均对氢能备用电源的商业化寄予厚望。
事实上，攀业氢能源在成立之初，就把目标定位在此。
袁音也对记者表示，中靖新能源公司目前最大的目标市场就是备用电源。
而对备用电源的目标客户上，各家氢能企业都不约而同地选择了希望与中移动、联通、电信三大通信运营商进行合作，以氢燃料备用电源替代通信基站的铅酸电池。
据袁音介绍，虽然目前氢燃料备用电源的前期投入价格高于铅酸电池，但是运行成本却是铅酸电池的三分之一，如果根据使用寿命以及铅酸电池维护所需的用电成本来计，使用铅酸电池的费用约是氢燃料备用电源的5倍，且铅酸电池具有污染性。
根据统计，目前我国已有120万—140万个通信基站，每个通信基站至少配备两组铅酸蓄电池。
如能将这些铅酸电池全部替换下来，氢能备用电源的市场也较为可观。
但前期较为高昂的投入成本，仍是三大通信公司顾虑的原因。
目前，我国仅有10多套氢燃料备用电源系统在运行。
“我国氢燃料电源技术产品的指标、性能和价格水平可接近国际企业，但市场应用处于落伍状况。
”上述业内人士告诉记者，“甚至远远落后于印度尼西亚等发展中国家。
”据了解，印尼在2011年开始大批量使用氢燃料备用电源，目前使用量已超过500台。
“预计今年，国际氢能市场将开始大规模启动工作，国内的氢能产品也将迈出商业化的第一步，实现第一批量产。
”上述几家企业的负责人均对记者如此表述，“我们对2013年充满期待。
”。
