新能源汽车终极解决方案，燃料电池扫盲

风口何时来？

我国定义的新能源汽车包含电动汽车（纯电动，插电式混合动力）以及燃料电池汽车。

相比于电动汽车，燃料电池汽车被认为是新能源汽车的终级解决方案，早已作为我国战略性的新兴产业而大力发展和支持。

（总理参观丰田燃料电池汽车Mirai(参数|图片)）

燃料电池的风口是否会全面到来？!在这之前我们不妨先对它做一个基本了解。

基本原理

燃料电池的工作原理与传统电池类似，燃料（氢气）在阳极氧化，氧化剂（氧气）在阴极还原。电子经外电路负载从阳极流向阴极，构成回路，产生电流。

不同的是，燃料电池工作时，燃料会被不断地消耗，因此需要一套单独的储存装置来储存燃料。

分类

燃料电池的分类方法很多，常按照电解质的类型，分为碱性燃料电池（AFC），磷酸燃料电池（PAFC），熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），固体氧化物燃料电池（SOFC）以及质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

它们的主要特性对比如下图（需放大观看）：

目前，主流的技术方向是以固体聚合物为电解质，氢气为阳极燃料，空气为阴极氧化物的质子交换膜（PEMFC）燃料电池。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）

PEMFC又称固体高分子电解质燃料电池，其组成如下图：

主要由两块双极板（阳极板/阴极板），两块附有催化层的兼做气体扩散层的电极，一块质子交换膜组成。

双极板（集流板）：由石墨或金属板制成，刻有导气槽，能通过流道（平行、回旋型、蛇行等）将氢气和氧气导入电池。

它是单电池串联组装成电池堆的关键部件，收集并传导电流，支撑膜电极，并起到支撑系统散热和排水的作用。

膜电极（MEA）：由最中心的质子交换膜和两边的电极（包括催化剂层和气体扩散层）组成。

质子交换膜（PEM）：全氟磺酸为骨架，主要是交换氢质子，隔离燃料和氧化剂。

催化剂层：一般以碳载铂（Pt/C）为催化剂，它是发生电化学反应的场所，也是电极的核心部分。

气体扩散层：一般以碳布或者碳纸作为基底，加上防水剂聚四氟乙烯（PTEE）组成。

主要作用是支撑催化层，收集电流，为电化学反应提供电子通道，气体通道和排水通道的隔层。

简单点来说，质子交换膜燃料电池主要由双极板，膜电极（质子交换膜，催化剂层，气体扩散层），和其他附件（密封装置/散热装置/集流装置等）三大部分组成。

到这里先简要介绍一下燃料电池的基础知识，在之后的文章中，汽车人参考会更加进一步为读者分享燃料电池的相关信息以及见解。

参考文献

“质子交换膜燃料电池设计与制作”，张志恒，电力学报

"Fuel Cell Wiki", https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

“解读新能源-燃料电池”，新能源汽车产业发展联盟