Вступ до водневої енергетики та паливних елементів

Паливні елементи можна розділити напротонообмінна мембрана паливні елементи (PEMFC) і паливні елементи з прямим метанолом залежно від властивостей електроліту та використовуваного палива

(DMFC), фосфорно-кислотний паливний елемент (PAFC), розплавлений карбонатний паливний елемент (MCFC), твердооксидний паливний елемент (SOFC), лужний паливний елемент (AFC) тощо. Наприклад, паливні елементи з протонною обмінною мембраною (PEMFC) в основному покладаються напротонообмінна мембрана середовище перенесення протонів, лужні паливні елементи (AFC) використовують лужний електроліт на основі води, такий як розчин гідроксиду калію, як середовище перенесення протонів тощо. Крім того, відповідно до робочої температури паливні елементи можна розділити на високотемпературні паливні елементи та низькотемпературні паливні елементи, перші в основному включають твердооксидні паливні елементи (SOFC) і розплавлені карбонатні паливні елементи (MCFC), останні включають протонообмінні мембранні паливні елементи (PEMFC), паливні елементи з прямим метанолом (DMFC), лужні паливні елементи (AFC), паливні елементи на основі фосфорної кислоти (PAFC) тощо.

Протонообмінна мембрана fuel cells (PEMFC) use water-based acidic polymer membranes as their electrolytes. PEMFC cells must operate under pure hydrogen gas due to their low operating temperatures (below 100 ° C) and the use of noble metal electrodes (platinum based electrodes). Compared with other fuel cells, PEMFC has the advantages of low operating temperature, fast start-up speed, high power density, non-corrosive electrolyte and long service life. Thus, it has become the mainstream technology currently applied to fuel cell vehicles, but also partially applied to portable and stationary devices. According to E4 Tech, PEMFC fuel cell shipments are expected to reach 44,100 units in 2019, accounting for 62% of the global share; The estimated installed capacity reaches 934.2MW, accounting for 83% of the global proportion.

Паливні елементи використовують електрохімічні реакції для перетворення хімічної енергії палива (водню) на аноді та окислювача (кисню) на катоді в електрику для приводу всього транспортного засобу. Зокрема, основні компоненти паливних елементів включають систему двигуна, допоміжне джерело живлення та двигун; Серед них система двигуна в основному включає двигун, що складається з електричного реактора, системи зберігання водню автомобіля, системи охолодження та перетворювача напруги DCDC. Реактор є найбільш критичним компонентом. Це місце, де водень і кисень реагують. Він складається з кількох окремих комірок, складених разом, а основні матеріали включають біполярну пластину, мембранний електрод, кінцеву пластину тощо.