燃料電池不僅可以解決鋰電池續(xù)航里程焦慮及快速補充能源的問題，還可以提升化學(xué)能轉(zhuǎn)化率及利用率，但卻受制于電池成本、氫氣儲存安全及加氫基礎(chǔ)設(shè)施三大因素，那么燃料電池汽車未來如何？

1、燃料電池結(jié)構(gòu)如何？

燃料電池主要有電極、電解質(zhì)膜和集電器三個部分組成，電極分為陽極和陰級，它是燃料發(fā)生氧化效應(yīng)和氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)場所，其性能好壞取決于觸媒性能、電極材料和電機制程,設(shè)計以多孔結(jié)構(gòu)為主，以增加參與反應(yīng)的電極面積;

電解質(zhì)膜功能在于分隔氧化劑和還原劑，并傳導(dǎo)離子，因此在兼顧強度同時越薄越好，當(dāng)前技術(shù)厚度可達幾十毫米至幾百毫米不等，技術(shù)材質(zhì)上有兩個方向，其一是以石綿模、碳化硅膜、鋁酸鋰膜等絕緣材料制成多孔隔膜;其二是全氟磺酸樹脂及YSZ：集電器則是用于收集電流，其性能取決于材料設(shè)計、流場設(shè)計及加工技術(shù)。

2、燃料電池技術(shù)原理如何？

燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的裝置，通過供給劑系統(tǒng)輸入燃料氣體和氧化劑氣體，在電極發(fā)生陽極反應(yīng)、陰極反應(yīng)和電池反應(yīng)，然后通過電解質(zhì)膜傳送電離子給集電器產(chǎn)生電流，由電能控制系統(tǒng)導(dǎo)出電流，由排水系統(tǒng)導(dǎo)出水，因此燃料電池通常需要配備相應(yīng)的輔助系統(tǒng)才能工作，如反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電能控制系統(tǒng)及安全裝置等，其不同類別燃料電池反應(yīng)如下：

首先，氫氧燃料電池反應(yīng)原理為H2+1/2O2==H2O，陽極為1/2O2+H2O+2e-→2OH-，陰級為H2+2OH-→2H2O+2e-;其次，PAFC電池反應(yīng)原理為：H2+1/2O2==H2O（3）,陽極為H2==2H++2e-（1）、陰極2H++1/2O2+2e-==H2O（2）；再者，MCFC電池反應(yīng)原理為H2+1/2O2==H2O（6），陽極則為H2+CO32-==H2O+CO2+2e-（4），陰極則為CO2+1/2O2+2e-==CO32-（5）；最后，SOFC電池反應(yīng)原理為H2+1/2O2==H2O（9），陽極則為H2+O2-==H2O+2e-（7），陰極則為1/2O2+2e-==O2-（8）；

3、燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域如何？

燃料電池最早應(yīng)用于特種、空間及分散式發(fā)電廠，后期逐步擴展到機動車、移動設(shè)備及家庭用電等民用領(lǐng)域，AFC主要為航天飛機提供動力和飲用水，PEMFC用于交通動力及小型電源裝置，PAFC則可作為中型電源商用，MCFC已完成工業(yè)試驗階段，SOFC則是燃料電池研發(fā)方向，也是未來大規(guī)模清潔發(fā)電站的首選。

燃料電池被大眾所熟知，離不開能源政策及車企聯(lián)合推動下的電動汽車應(yīng)用，它在電池壽命、充氣速度、化學(xué)能轉(zhuǎn)化高效等方面優(yōu)勢，有效的解決鋰電池續(xù)航里程的問題，特斯拉電動汽車目標(biāo)就是鋰電池和氫氧空氣電池結(jié)合的混合動力汽車，其續(xù)航里程可達640公里，但是其在電池成本、氫氣儲存安全性及充氣基礎(chǔ)設(shè)施的不足明顯。

4、燃料電池汽車未來如何？

根據(jù)國際能源署展望，歐美日韓為了實現(xiàn)2度的溫控目標(biāo)，2050年燃料電池汽車保有量將達到1億臺，占比約30%，日韓車企已經(jīng)在2013-2016率先推出量產(chǎn)燃料電池汽車車型，歐美車企則預(yù)計在2018年推出量產(chǎn)燃料電池汽車車型，全球燃料電池汽車拐點將于2020-2025年出現(xiàn)。

我國燃料電池在2016-2020的發(fā)展可借鑒2009-2014鋰電池的發(fā)展路徑，技術(shù)由不成熟接近商用，成本有大幅下降的空間，產(chǎn)業(yè)推廣有示范運行過渡到商業(yè)推廣，預(yù)計2017年的燃料電池汽車產(chǎn)銷量可達1000臺，到2020年保有量可達1.5萬臺，對應(yīng)市場規(guī)模為60-70億元，包括電池、電機、電控、整車、氫瓶及上游的制氫基礎(chǔ)建設(shè)。