化工如何為氫燃料電池蓄能

謝君軍，任六一，李世華

（1.湖南農業大學農學院，湖南長沙 410128；2.河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 450000）

化工如何為氫燃料電池蓄能

謝君軍1，任六一2，李世華2

（1.湖南農業大學農學院，湖南長沙 410128；2.河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 450000）

在環境污染與全球變暖，燃料價格不斷上漲，化石能源日益枯竭的大環境下，氫氣作為一種高效、清潔的能源成為理想中的傳統能源的替代品。隨著化工工業的不斷發展與推進，氫燃料電池以其更安全、更高效率、更綠色環保的優點不斷應用在很多行業。中國作為一個消費大國，在過去的幾年中已經成為氫燃料能源電池的主要市場之一，因此在化工對氫燃料電池蓄能方面進行分析，并對氫燃料電池進行研究探討。

氫燃料電池；氫能；應用

在現代社會中，汽車成為人類工作娛樂休閑等活動中必不可少的交通工具。然而，汽車行業的蓬勃發展帶來的問題，就是汽車尾氣的排放嚴重污染了空氣，從而導致大氣污染，溫室效應等環境問題。所以，越來越多的科學家經過不斷的研究與探索，從而通過化學元素——氫制作了一種可以儲存能量的氫燃料電池，以其燃燒產物無污染，運行時無噪音，高效率，可儲存運輸的優勢條件，被視為當今世紀最具有發展潛力的清潔能源，并且不斷應用在航天航空，汽車，交通運輸等方面。給高速發展的社會增加了便利，也更加環保。

1 氫燃料電池蓄能的原理

氫燃料電池，它是一種用氫氣與氧氣發生化學反應從而轉化為電能的裝置。單純從外表上看來，它就如同蓄電池一樣，有著電解質與正極與負極。但其實，它并不能做到儲蓄電量，而是作為一個小的“發電廠所”。它是將氫氣傳輸到負極一端，又通過“鉑”這一催化劑的作用，將氫原子中的兩個電子分離，使得這兩個電子被正極所吸引，通過外部的電路產生電流。由于氫離子失去了兩個電子，便可穿過質子交換膜，氧原子與電子在正極一端重新組合為水。因為氧氣是可以從空氣中獲得的原因，只要將氫不斷地供應到負極，并且水及時被蒸發帶走，氫燃氣電池就可以有著源源不斷的電能。所以嚴格來說，氫燃料電池就像是一種發電裝置，可以把化學能直接轉化為電能，從而加以利用。

2 氫燃料電池蓄能的優點

氫燃料電池無需通過燃燒的過程就可直接的，以電化學反應方式將化學能直接轉化為電能，且可以持續發電，主要生成水，不會排放有害氣體，所以更加的綠色環保。

氫燃料電池在運行過程中十分安靜，其噪音只有55dB，只相當于人們在交談時的正常的水平，所以氫燃料電池十分適合安裝于室內，并不會帶來巨大的噪音干擾；同時也可以安裝在對噪音有限制的室外區域，帶來了極大的便利。

氫燃料電池的效率十分高，是由于它的轉換性質決定，可以將它的化學能直接轉換為電能，無需熱能變化與發電機的使用，就可以使得它的發電效率達到50%以上。

3 制造氫燃料的發展方向

發展氫能產業的基礎就是擁有價格低廉，安全可靠的氫氣體原料。獲得氫氣通常有三種方法∶一是最普通的通過電解質來制造氫氣；二是為了滿足初級階段的氫能供應需要，可將氯堿、焦化、冶金行業的富裕氫氣提純獲得氫氣；三是為了獲得高質量的氫氣，將天然氣重新新組裝。現在國內外普遍研究可行的辦法是通過生物能、太陽能、風能來分解水制造氫能的技術。通過技術的不斷進步，制造氫燃料的方法也更加便捷可靠。

4 氫燃料電池的應用

20世紀60年代，氫燃料電池就就已經成功應用在航天領域。70年代后，人們不斷研究更新制氫技術，不久氫能源電池就應用于汽車領域與發電行業。2008年，我國氫燃料電池行業取得了歷史上的突破進展∶上海大眾汽車股份有限公司與同濟大學一同開發的20輛氫燃料電池轎車，作為公務汽車在北京奧運中心區投入運營成功，成為首批獲得國家上路許可證的燃料電池汽車；北汽福田汽車股份有限公司與清華大學一起研發出的3輛氫燃料電池在北京的交通線路上成功示范運行；國內首個示范高壓加氫燃料站在北京新能源園區開始服務，為氫燃料電池汽車續加燃料。我國氫燃料電池產業在成功邁出第一步后繼續穩步前行，于2010年上海世博會期間，100輛氫燃料電池觀光車，90輛氫燃料電池轎車與6輛氫燃料電池公交汽車一并投入示范運行。2010年6月30日，山東東岳集團歷時八年的自主研發，終于攻破了日本與美國在氯堿用全氟離子膜和燃料電池膜這項技術的壟斷，實現了國產化。與此同時，東岳集團解決了氫燃料電池生產的重大瓶頸，建成了可用于生產氫燃料電池的核心材料橫酸樹脂離子膜的生產裝置，年產可達500t。自此，中國成為了世界上第二個擁有這項技術和產業化能力的國家。雖然我國的氫燃料電池尚未市場化，但仍舊吸引著各大國際化公司來華搶占市場，福特公司、杜邦公司等都在我國的不同地區召開氫燃料電池的論壇和研討會，以此促進中國的氫燃料電池市場。除此之外，氫燃料電池汽車的研發獲得了世界眾多能源與氣體公司的支持，國際上也共同認可中國是最有可能最先使得氫能燃料電池產業化的國家。

5 有關氫能產業發展的建議

中國作為一個人口眾多，需求量大，許多地區經濟還不發達的大國，發展氫能源產業或許會遇到許多的困難，所以應該根據我國國情出發，實施發展戰略，密切緊跟國際氫能源的發展狀態，并加大力度培養或引進氫能源人才。政府及其有關部門應防微杜漸，及時加強有關氫能產業的法律法規，標準，及其監督辦法的建設，建立氫能行業的準入機制，營造一個為氫能發展的良好的環境，才能確保氫能產業的健康有序發展；出臺氫能產業相關的鼓勵優惠政策，帶動市場的積極性，促進企業及其個人的投資；支持并開發相關氫能源的儲存與運輸項目，建成更多的氫氣電池蓄能站，形成鏈條化產業。并加強氫能的宣傳教育，提高公眾意識，使他們了解使用氫能源對環境、個人身體健康等的影響。

6 結束語

隨著國內外科學家的不斷研究與探索，氫氣的制造變得越來越安全、廉價與環保，并且為我國氫能源制造產業指出了廣闊的前景。以氫燃料電池為代表的蓄能技術的發展，使氫能源必將成為未來人類社會最便捷、理想的可再生能源。氫燃料電池也將能廣泛運用在各行各業。

How does Chemical Industry Store Fuel for Hydrogen Fuel Cells

Xie Jun-jun，Ren Liu-yi，Li Shi-hua

Hydrogen，as an efficient and clean source of energy，is a substitute for traditional energy sources in environmental environments where global pollution is increasing，fuel prices are rising，and fossil fuels are drying up.Hydrogen fuel cell through the chemical industry continues to develop and promote its more secure，more efficient，more environmentally friendly advantages continue to apply in many industries.China as a consumer power，in the past few years has become a hydrogen fuel energy battery one of the major markets，so the article in the chemical hydrogen fuel cell storage capacity analysis，and hydrogen fuel cell research.

hydrogen fuel cell；hydrogen energy；application

F426.6

A

1003-6490（2017）02-0177-02

2017-02-06

吳祖龍（1988—），男，江蘇鹽城人，助理工城師，主要研究方向為污水處理方面。

收稿日期：2017-02-15

作者簡介： 謝君軍（1987—），男，河南洛陽人，工程師，主要從事工作為電工。