燃料電池星星之火，正待燎原：
2014年11月豐田發(fā)布燃料電動車Mirai，2015年1月，豐田宣布在全球范圍內(nèi)開放5680項技術(shù)專利，其中包括Mirai的1970項關(guān)鍵技術(shù)專利。豐田一些列動作表明其在燃料電池汽車技術(shù)上已趨成熟，正進入技術(shù)優(yōu)化和商業(yè)生態(tài)構(gòu)建階段。在我國，以國鴻氫能與Ballad合作為代表的“市場換技術(shù)”模式已經(jīng)落地，并計劃在兩年內(nèi)投放3000套燃料電池系統(tǒng)，同時福田汽車公告斬獲北京有車租賃100輛歐輝氫燃料電池電動客車訂單等消息亦顯示國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化已悄然開啟。
具備高能量密度特性，氫燃料電池市場潛力巨大：
氫燃料電池通過氫氣和氧氣電化學反應產(chǎn)生電能（核心部件為雙極板、電解質(zhì)、擴散層、催化劑），具有極高的能量密度并兼具零排放特點，無疑是我們所追求的最具潛力能源利用方式。在燃料電池汽車、鋰電池增程汽車、無人機、IDC等領域潛力巨大，根據(jù)富士經(jīng)濟預測未來十年燃料電池市場空間將達到3400億元以上。
工業(yè)廢氫利用可顯著降低氫使用成本，美國已規(guī)劃電堆成本下降目標：
美國計劃在2020年實現(xiàn)非重整法（電解法、生物法等）加氫平準用氫價格降至10美元/kWh。電堆成本方面，在50萬套80kW電池系統(tǒng)產(chǎn)量規(guī)模下，實現(xiàn)由2015年的53美元/kW（合3.01萬/套），下降至2020年40美元/kW（合2.34萬/套），并期望最終達到30美元/kW（合1.75萬/套）。此外，當前我國每年大約有10億立方米的廢氫被排放，能產(chǎn)生電能約130億度電，若將其在燃料電池側(cè)加以利用，經(jīng)濟價值巨大。
政策力挺燃料電池技術(shù)，購車補貼2020年之前不退坡：
政策給予小型/輕型/大型燃料電池車補貼20/30/50萬元/臺、加氣站400萬元/個補貼。并出臺《中國制造2025—能源裝備實施方案》、《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030）》等支持文件，制定2020年達產(chǎn)1000輛燃料電池汽車并進行示范運行的目標。另一方面巴黎峰會成功召開，我國到2030年GDP碳排放需較2005年下降60-65%。目前政府行政手段治理壓力大、效率低，ZEV、碳稅等經(jīng)濟手段的出臺將為燃料電池車加速發(fā)展奠定基礎。
1.氫燃料電池為燃料電池主流方向，全球市場空間超3000億燃料電池通過燃料的電化學反應直接產(chǎn)生電能，相當于一個小型發(fā)電裝臵（主要包括雙極板、電解質(zhì)、擴散層、催化劑）。根據(jù)電解質(zhì)和燃料的不同，燃料電池分為六類：質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）。燃料電池核心電化學方程式如下：
鑒于燃料電池仍是新興產(chǎn)業(yè)，多種技術(shù)路線并存（不只有氫燃料電池路線），我們對6種燃料電池分別從各自反應原理、輸出效率等方面進行了梳理，以使大家更全面的了解燃料電池產(chǎn)業(yè)，并通過對比思考出更為符合我國國情的技術(shù)方向。
1.1.六類燃料技術(shù)各有用武之地，質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)跨越式發(fā)展1.1.1.質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）：低溫運行，主要應用于交通領域PEMFC采用水基酸性聚合物（一般為全氟磺酸）作為電解質(zhì)、鉑作為催化劑，是當前燃料電池汽車和物料搬運車的首選技術(shù)路線。相較其余5類電池，其特點為運行溫度相對較低（一般低于100℃），同時可以根據(jù)需要靈活調(diào)整電堆輸出功率。但因相對低的啟動溫度并采用貴金屬基電極，這類電池必須使用高純度的氫。
為克服高純度氫氣需求限制，目前PEMFC出現(xiàn)高溫型技術(shù)路線，其原理為將水基電解質(zhì)變成無機酸基電解質(zhì)，該類電池運行溫度可以高達200℃，對氫氣的純度要求較低，但有能量密度較低的弊端。
1.2.甲醇燃料電池（DMFC）：運行溫度適中，主要應用于消費電子DMFC是相對較新的技術(shù)，由美國NASA和噴氣式推進實驗室在90年代發(fā)現(xiàn)。與PEMFC電池一樣需要使用聚合物膜（如全氟磺酸）作為電解質(zhì)，不同點為其采用鉑-釕金催化劑，燃料可以是氫也可以是液態(tài)甲醇，因此被稱作直接甲醇燃料電池。
甲醇具有相對高的能量密度，很容易運輸和存儲。基于其運行溫度60-130℃特點，效率60%左右，直接甲醇燃料電池主要應用方向為電子產(chǎn)品、移動充電寶、物料搬運車等領域。
1.3.固體氧化物燃料電池（SOFC）：運行溫度高，主要應用于電站SOFC采用固體陶瓷作為電解質(zhì)（例如氧化鋯-氧化釔），運行溫度非常高，最高運行溫度高達800-1000℃，對鉑催化劑依賴較小，可采用多種碳氫化合物燃料（甲烷、煤氣等）。其能量轉(zhuǎn)換效率超過60%，如果放出的熱量能夠被回收利用，轉(zhuǎn)化率則可高達80%。但受限于啟動時間長，很難應用于汽車領域。
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