氢燃料电池：新质生产力，澎湃新动能

今年《政府工作报告》提出，大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力。加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展，积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。制定未来产业发展规划，开辟量子技术、生命科学等新赛道。开展“人工智能+”行动。

氢燃料电池(Fuel Cells)是一种不需要经过卡诺循环的电化学发电装置，基本原理是电解水的逆反应，将氢气与氧气在电极上催化反应，产生电能和水。氢燃料电池通常由阴极（氧气）、阳极（氢气）和电解质膜组成，组成上像蓄电池，实质上并不“储电”而是一个“发电厂”。它的主要优势包括：

高效性：直接将化学能转换为电能，能量转化率比传统燃料燃烧更高。

清洁性：能量转换过程中，不生成污染环境的含氮和硫氧化物，不会产生碳足迹。

可再生性：氢气可通过多种方式获得，包括电解水、天然气重整等。

静音性：与传统内燃机相比，其结构更简单、紧凑，因此运行时安静，几乎零噪音。

氢燃料电池工作原理结构图来源：ResearchGate

根据电解质的不同，目前市场上的氢燃料电池可以主要分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸盐燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）5种类型：

氢燃料电池：新质生产力，澎湃新动能

目前最常见的是质子交换膜燃料电池PEMFC和固体氧化物燃料电池SOFC。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）：PEMFC使用固体聚合物电解质膜来传导质子。由于可以在较低的温度下运行，其响应时间短，这种快速启动使得其适用于需要频繁启动和停止的应用。并且PEMFC 可以在电解质膜上多次进行氧化还原反应，从而实现电池的可重复充放，因此广泛用于车辆和家庭电源等小型应用场景。

固体氧化物燃料电池（SOFC）：SOFC使用固体氧化物作为电解质，通过设置底面循环，可获得超过60%的高能效发电，使用寿命预期能超过4~8万个小时，且CO、天然气、煤气化等气体均可作为电池燃料，具有高能效和燃料灵活性的优点。但由于对运行温度要求较高，其启动时间较缓慢。除此之外，SOFC 还可以与其他能源系统集成，如热回收系统、热电联产等，以提高系统的整体能效。

氢燃料电池：新质生产力，澎湃新动能 ▲清极能源在2023年11月成功推出了最新一代E200燃料电池动力系统及HP250燃料电池电堆。HP250燃料电池电堆额定功率达255kW，体积比功率达6.1kW/L。E200燃料电池动力系统额定功率达200kW，产品将广泛应用于轨道交通-有轨电车、长距离氢能重卡物流运输业务及氢能船舶等场景。当前，清极能源已形成完备的燃料电池电堆和动力系统产品矩阵，可以满足不同型号的物流车、环卫车、公交车及乘用车多种车型的需求，实现全功率、全系车、全场景、全覆盖。

作为“零排放”的清洁能源，氢燃料电池的发展与应用正受着前所未有的瞩目。2024年2月，生态环境部发布关于印发《国家重点低碳技术征集推广实施方案》的通知，其中指出氢能开发利用技术为重点方向，包括基于可再生能源的低成本大规模制氢技术，分布式可再生能源制氢技术，氢燃料电池开发及燃料电池分布式发电技术等。同在2月，国家能源局发布了关于印发《2024年能源行业标准计划立项指南》的通知，其中指出氢能重点专业方向包括，F21基础与安全、F22氢制备、F23氢储存和输运、F24氢加注、F25燃料电池等氢能应用、F26其他。近日，美国能源部官网也公开宣布将为52个氢能项目提供7.5亿美元的支持资金，推动氢能产业发展。其中6成以上的资金提供给电解槽和燃料电池生产商，有8家为电解槽生产商，有5家为燃料电池产能拓展的项目。

来源：睿兽Pro

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原文始发于微信公众号（力合科创佛山科技园）：氢燃料电池：新质生产力，澎湃新动能

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