自通用汽车首次推出氢燃料电池汽车Electrovan以来,清洁能源技术取得了突飞猛进的发展
交通电气化
通用汽车公司推出的Electrovan通常被视作第一款使用氢燃料电池提供动力的车辆。这项开拓性设计采用的是储存冷液氢和液氧的燃料电池。这一早期原型是技术发展的开端,时至今日,有了新一代氢动力汽车,其动力来源为使用加压氢气与周围空气中氧气的燃料电池。
新一代氢燃料电池正在加速清洁能源在交通领域的使用。为了保护环境,全世界得出了同一个结论:从长远来看,交通运输应实现电气化。电动汽车可由电池、燃料电池或两者的组合提供动力。如今的电池技术已经成熟,并且应用范围正在不断扩大。然而,如果所有车辆都实现电动化,当今的电池将遇到钴等材料方面的自然资源限制。由于电池需要在固定充电地点定期充电,仅仅以电池为动力来源具有续航里程限制。
燃料电池实质上是通过氢燃料与氧化剂发生电化学反应将燃料的势能转化为电能。燃料电池与电池非常相似,只要有燃料,就会发生电化学反应。加压氢气与空气中的氧气结合,不会产生硫、氮氧化物和臭氧等有害排放物,而唯一的副产物是水。
氢燃料电池技术可能成为零排放动力来源系统最重要的一个快速增长领域。随着技术创新加速,燃料电池有望成为最高效、最环保的替代能源发电方法,适用于汽车、工业和家庭应用领域。
Evolution of the Fuel Cell Market
根据Grand View Research,到2025年,全球燃料电池市场规模预计将达到248.1亿美元,复合年增长率增长将达到20.9%。推动采用替代能源的国际压力,加上氢燃料电池预计运营成本的改进,将进一步打破传统化石燃料的平衡。加氢基础设施的可用性也将成为影响消费者广泛采用的关键。
在燃料电池市场的发展中,将首先利用高回报应用,例如今天的混合动力汽车和运动型多用途汽车等重型汽车、公共交通应用(火车、公共汽车等)和固定燃料发电(发电厂),而随着成本下降,该技术将转向较小的私家车应用。特别是对于重型车辆,应当使用体积小、重量轻的动力源——对于这些应用,燃料电池具有很大的优势。此外,燃料电池和电池组合有望显著延长车辆的行驶里程,因为燃料电池可以在行驶过程中为电池充电。
燃料电池架构
双极板——能源产生过程的核心结构件
燃料电池双极板是PEMFC中最重要的元件,用于分配氢气和空气,在电芯之间传导电流,并从活性区域带走热量,同时避免气体或冷却剂泄漏。PEMFC内包含多个双极板,以提供所需的电能生产水平,这与电池中的电芯组合在一起提供指定功率输出水平的过程非常相似。
PEMFC预计将成为化石燃料运输向更绿色、更可持续能源转变的重要因素。燃料电池制造商需要与可靠的专业公司合作,以提供符合严格的标准、需求量大的高质量双极板。垂直整合解决方案提供商是实现此成本效益的关键,该提供商应当能够确保对整个生产过程进行严格控制,从最初的设计到金属冲压、焊接和垫片包覆成型,再到最终测试和质量保证抽样。