深度 | 燃料電池全面分析(產業篇)
13.燃料電池汽車:燃料電池系統/發動機+輔助電池系統+儲氫瓶+電機+電控

14.燃料電池系統/發動機:電堆、DC/DC、空氣系統、氫氣系統

15.燃料電池堆:占系統成本50%,核心是膜電極、雙極板
原理:利用質子交換膜技術,使氫氣在覆蓋有催化劑的質子交換膜作用下,在陽極將氫氣催化分解成為質子,這些質子通過質子交換膜到達陰極,在氫氣的分解過程中釋放出電子,電子通過負載被引出到陰極,這樣就產生了電能。

燃料電池堆是電池系統的心臟,成本占電池系統一半以上。

單體燃料電池由雙極板、膜電極組件(MEA)、密封圈等部件組成,其中膜電極組件成本占燃料電池堆的60%,主要是由質子交換膜、催化劑層、氣體擴散層組成。

16.MEA膜電極:催化劑、質子交換膜、氣體擴散層
膜電極(membrane electrode assembly,MEA)是質子交換膜燃料電池發生電化學反應的場所,是傳遞電子和質子的介質,為反應氣體、尾氣和液態水的進出提供通道,膜電極是質子交換膜燃料電池的心臟。膜電極通常由5部分組成,即中間的質子交換膜、兩側的陽極催化層和陰極催化層,最外側的陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層。

催化劑:單車鉑用量<10g,國內可小規模生產
催化劑作用于氫氣,使電子離開氫原子。目前Pt/C載體型催化劑是PEMFC最常用的催化劑,由納米級的Pt顆粒(3~5nm)和支撐這些Pt顆粒的大比表面積活性炭構成。

質子交換膜:全氟磺酸膜是主流,國內具備量產能力
質子交換膜的主要作用有兩個:一方面為電解質提供氫離子通道,一方面作為隔膜隔離兩極反應氣體。此外,質子交換膜還需要對催化劑層起到支撐作用。

質子交換膜類型主要包括全氟磺酸質子交換膜、非全氟化質子交換膜、無氟化質子交換膜、復合膜以及高溫膜。

全氟磺酸膜成型工藝可分為三類:PESIM擠出成型工藝、溶液澆鑄成型工藝和復合成型工藝。


GDL氣體擴散層:核心是碳紙,國內小規模生產
氣體擴散層通常由基底層和微孔層組成,基底層通常使用多孔的碳纖維紙、碳纖維織布、碳纖維非紡材料及碳黑紙,主要起到支撐微孔層的催化層的作用,微孔層主要是改善基底層孔隙結構的一層碳粉,目的是降低催化層和基底層之間的接觸電阻,使得流道氣體以及產生水均布分配。


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