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華璞恒創儀器在燃料電池行業中的應用方案

一、燃料電池的發展現狀

燃料電池是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。單體燃料電池是由正負兩個電極（負極即燃料電極，正極即氧化劑電極）以及電解質組成。

不同的是，一般電池的活性物質儲存在電池內部，電池容量因此受到限制。而燃料電池的正、負本身不包含活性物質，只是個催化轉換元件。因此燃料電池是把化學能轉化為電能的能量轉換機器。

據有關數據，燃料電池發展現狀為2021年中國燃料電池注冊數量最多地區為廣東1924家，其次是江蘇地區燃料電池注冊數量1358家。

由于燃料電池是通過把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受效應的限制，因此效率高；另外，燃料電池用燃料和作為原料，同時沒有機械傳動部件，故排放出的有害氣體極少，使用壽命長。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

二、燃料電池發展前景

2020年是全球氫能發展加速之年，碳達峰、碳中和戰略下脫碳成為全球氫能發展的第一驅動力。在此背景下，我國提出二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。低碳清潔的氫能源成為實現碳中和路徑的重要抓手。在政策的推動下，未來我國氫能源行業將進一步擴大市場，氫燃料電池汽車迎來新的發展方向。

氫能及燃料電池產業鏈上游氫能源行業符合我國能源轉型需求，下游新能源汽車市場規模增長迅速，產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市場。在雙碳的大背景下，氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。根據發展規劃測算，2020—2035年，氫燃料電池汽車的保有量的增長空間有望達十年百倍。

三、燃料電池—氫燃料電池原理及構成

將燃料的電化學能轉化成電能。對應的采用氫氣作為燃料的燃料電池就是氫燃料電池。它可以理解為水電解成氫氣和氧氣的逆反應。

氫氣通過燃料電池的正極當中的催化劑（鉑）分解成電子和氫離子（質子）。其中質子通過質子交換膜（Proton Exchange Membrane）到達負極和氧氣反應變成水和熱量。對應的電子則從正極通過外電路流向負極產生電能。

燃料電池雙極板（bipolar plate，BP）：傳導電子、分配反應氣并帶走生成水：石墨/金屬極板

膜電極組件（MEA）是集膜、催化層、擴散層于一體的組合件，是燃料電池的核心部件之一。

? 質子交換膜

? 氣體擴散層：在質子交換膜燃料電池中，氣體擴散層位于流場和催化層之間，其作用是支撐催化層、穩定電極結構，并具有質/熱/電的傳遞功能。因此必須具備良好的機械強度、合適的孔結構、良好的導電性、高穩定性。-碳紙

? 催化劑

燃料電池是一個復雜的系統，由燃料和氧化劑供給系統，水管理系統，熱管理系統以及控制系統等幾個子系統組成。燃料電池含有陽陰兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜所構成。氫氣由陽極進入供給燃料，氧氣或空氣由陰極進入電池。

四、燃料電池行業中的應用