第2章 電堆的工作原理與指標(biāo)

隨著燃料電池技術(shù)的快速發(fā)展，氫燃料電池已經(jīng)在重載交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了大規(guī)模示范應(yīng)用，并逐步向長續(xù)航、大載重的場景過渡，因此對燃料電池功率密度和使用壽命的要求越來越高。氫燃料電池汽車的核心為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、車載儲氫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。其中，燃料電池堆是氫能源汽車的心臟，燃料電池堆主要由催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層、雙極板以及其他結(jié)構(gòu)件如密封件、端板和集流板等組成。據(jù)美國能源署數(shù)據(jù)，燃料電池堆約占燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)成本的62%。在電堆中，膜電極約占電堆成本的75%，其中催化劑占電堆成本的36%。因此在推進(jìn)燃料電池商業(yè)化的進(jìn)程中，降低燃料電池堆成本，尤其降低核心膜電極的成本是極其重要一環(huán)。此外，以進(jìn)一步提升燃料電池整體性能與耐久性為目標(biāo)，追求更高的功率密度、顯著增加電堆內(nèi)水熱產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)更佳的電堆有效水熱管理等一系列研究方向，也是當(dāng)前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)。