Εισαγωγή στην ενέργεια υδρογόνου και τις κυψέλες καυσίμου

Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χωριστούν σεμεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων κυψέλες καυσίμου (PEMFC) και κυψέλες καυσίμου απευθείας μεθανόλης σύμφωνα με τις ιδιότητες του ηλεκτρολύτη και το καύσιμο που χρησιμοποιείται

(DMFC), κυψέλες καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC), κυψέλη καυσίμου λιωμένου ανθρακικού (MCFC), κυψέλη καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC), κυψέλη καυσίμου αλκαλικού οξέος (AFC), κ.λπ. Για παράδειγμα, οι κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC) βασίζονται κυρίως επίμεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων μέσο μεταφοράς πρωτονίων, αλκαλικές κυψέλες καυσίμου (AFC) χρησιμοποιούν αλκαλικό ηλεκτρολύτη με βάση το νερό, όπως διάλυμα υδροξειδίου του καλίου ως μέσο μεταφοράς πρωτονίων, κ.λπ. Επιπλέον, σύμφωνα με τη θερμοκρασία εργασίας, οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χωριστούν σε κυψέλες καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας και χαμηλής θερμοκρασίας Οι κυψέλες καυσίμου, οι πρώτες περιλαμβάνουν κυρίως κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου (SOFC) και κυψέλες καυσίμου λιωμένου ανθρακικού (MCFC), οι τελευταίες περιλαμβάνουν κυψέλες καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC), κυψέλες καυσίμου άμεσης μεθανόλης (DMFC), αλκαλικές κυψέλες καυσίμου (AFC), κυψέλες καυσίμου φωσφορικού οξέος (PAFC) κ.λπ.

Μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων 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.

Οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούν ηλεκτροχημικές αντιδράσεις για να μετατρέψουν τη χημική ενέργεια από το καύσιμο (υδρογόνο) στην άνοδο και το οξειδωτικό (οξυγόνο) στην κάθοδο σε ηλεκτρική ενέργεια για να κινήσουν ολόκληρο το όχημα. Συγκεκριμένα, τα βασικά στοιχεία των κυψελών καυσίμου περιλαμβάνουν σύστημα κινητήρα, βοηθητικό τροφοδοτικό και κινητήρα. Μεταξύ αυτών, το σύστημα κινητήρα περιλαμβάνει κυρίως τον κινητήρα που αποτελείται από ηλεκτρικό αντιδραστήρα, σύστημα αποθήκευσης υδρογόνου οχήματος, σύστημα ψύξης και μετατροπέα τάσης DCDC. Ο αντιδραστήρας είναι το πιο κρίσιμο συστατικό. Είναι το μέρος όπου αντιδρούν το υδρογόνο και το οξυγόνο. Αποτελείται από πολλαπλά μεμονωμένα κύτταρα που στοιβάζονται μαζί και τα κύρια υλικά περιλαμβάνουν διπολική πλάκα, ηλεκτρόδιο μεμβράνης, ακραία πλάκα και ούτω καθεξής.