铂基催化燃料电池新能源汽车

『壹』 为什么膜电极是燃料电池(氢能源)汽车的核心部件

什么是膜电极？为什么它是燃料电池（氢能源）汽车的核心部件？

关键词：燃料电池、氢能源、新能源汽车

从下面的燃料电池制备工艺流程图中可以看出膜电极是PEMFC的电化学反应场所，是燃料电池的核心部件。

PEMFC的核心组件就是膜电极（MembraneElectrodeAssembly，MEA），它一般由质子交换膜、催化层与扩散层3个部分组成所谓的“三合一结构”。PEMFC的性能由MEA决定，而MEA的性能质子交换膜性能，扩散层结构以及催化层材料与性能，还有MEA本身的制备工艺所决定。

膜电极是具有三合一结构的组件，它由扩散层，催化层和质子交换膜组成。扩散层为反应气体提供传质通道，还起到集流体的作用，通常采用石墨化碳纸或碳布。

膜电极MEA一般的制备过程是：在Pt／C催化剂中加入一定量溶剂、粘结剂(如PTFE)f[INation溶液，经超声波混合制成电催化剂浆料，采用喷涂或压延技术在碳纸上均匀涂上催化剂制成多孔电极。然后将电极在质子交换树脂溶液中浸渍片刻，经真空干燥，再在一定的条件下热压于电解质膜上形成MEA。其中公开的一种膜电极制备方法如下：供参考

1.称取一定量的Pt/C催化剂，置于洁净的小烧杯中。

2.加入一定量的蒸馏水和异丙醇，在超声波清洗器中，超声振荡一定时间。

3.之后滴加一定量5%质量浓度的Nafion溶液，继续超声一定时间。

4.将超声后的悬浮液置于烘箱中，在一定温度下干燥一定时间至悬浮液呈膏状。

5.将膏状物均匀涂覆于碳纸表面，之后在涂覆好的催化剂表面涂刷一定量的Nafion溶液，置于烘箱中干燥30min。

6.将两片涂有催化剂的碳纸与质子交换膜置于热压机模具中，在一定温度和压力下热压成型。

7.将成型的膜电极置于湿润环境中备用。

关于燃料电池（氢能源燃料电池）在技术上，国内外取得了巨大突破，但是质子交换膜燃料电池要实现的实现商业化必须降低电池材料及部件的成本。还必须在高性能Pt／C催化剂的制备、膜电极的制备上进行深入研究，2019年美锦能源等上市公司宣布膜电极生产线已具备量产条件，国内也有企业申请相关发明专利，希望我国在燃料电池方面不断前进，努力超越。

『贰』 燃料电池汽车和氢动力汽车 是属于新能源汽车之下的两类 还是氢动力汽车事燃料电池汽车的一种

两种不同的能源
目前应用于生产中的，基本都是氢动力和普通汽油的混合动力。燃料电池目前仍处于开发，改进阶段。
燃料电池的基本原理是利用水作为原料，通过化学变化从而转化成氢气和氧气，这个化学变化的过程中转化的能源作为动力。
而这个过程中，存在很多尚未解决的问题，其一，化学反应阶段，需要铂金作为催化剂。铂金的造价比较高，而且存在量有限，所以不适合应用于大量生产中。
其二，产生的氢气的储存问题。氢气处理不当，容易引起爆炸。这个在汽车产业里，是相当危险的。
当然还有很多其他的专业问题，比如催化剂中毒啊，之类的。。。

『叁』 新能源汽车的基本结构和工作原理呢是什么

你好，
传统内燃机汽车主要由发动机、底盘、车身、电气设备四大部分组成。纯电动汽车与传统汽车相比，取消了发动机，传动机构发生了改变，根据驱动方式不同，部分部件已经简化或者取消，增加了电源系统和驱动电机等新机构。由于以上系统功能的改变，纯电动汽车改由新的四大部分组成：电力驱动控制系统、底盘、车身、辅助系统。
原理：来自加速踏板的信号输入电子控制器并通过控制功率变换器来调节电动机输出的转矩或转速，电动机输出的转矩通过汽车传动系统驱动车轮转动。充电器通过汽车的充电接口向蓄电池充电。在汽车行驶时，蓄电池经功率变换器向电动机供电。当电动汽车采用电制动时，驱动电动机运行在发电状态，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，并延长电动汽车的续驶里程。

『肆』 氢云研究：谁将主宰未来新能源汽车：氢燃料电池 or 固态锂电池

作者|tom高级新能源分析师

我国油气资源匮乏，大幅度以来国外进口。为了保证国家能源安全，采取多元化能源发展路线。早期尝试了甲醇等生物质燃料，后又发展天然气、液化石油气燃料。随后又探索了超级电容、锂电池、燃料电池等技术，锂电池已经成功应用到交通领域，成为近年来新能源发展主力军。

锂电池能量密度，续航里程偏低，加之安全性存疑，一直备受业内外争议。而氢燃料电池技术突破，超高能量密度，成为业内外关注焦点。本文将从全新一代锂离子电池技术——固态电池，与氢燃料电池技术发展，分析二者优劣势，预判未来应用前景，供读者参考。

首先从全新一代锂电池技术——固态电池开始，分析目前固态电池技术产业化进程，及其技术优劣势。

1、固态电池产业化只差临门一脚，但续航改善有限

近一年多，台湾辉能开始与各大主机厂进行合作，测试电池包，这在氧化物固态电池领域具有标志意义。在10月22日东京车展上，丰田汽车CTO寺师茂树也表示，2020年东京奥运会示范运营固态电池汽车，2025年左右可以大规模生产固态电池汽车。以这些信息来看，辉能似乎在半固态电池产品和丰田硫化物全固态电池离量产越来越近。

2、辉能半固态锂电池初步具备小批量生产能力

近日，辉能CEO在某论坛上透漏了最新电池技术进展。通过论坛信息，我们可以看到目前辉能所谓固态电池并非全固态电池，而是采用添加少量有机电解液的半固态电池。添加少量有机电解液，可以大幅改善界面接触问题，使得电池性能几乎达到液态电池水平，同时在安全性、高低温性能、散热等方面还具有明显优势。这种半固态电池解决了目前液态锂电池安全问题，但没有解决能量密度问题。由于负极不能采用金属锂，其能量密度将不会有领先优势。

表1主要锂电池技术路线特征

图6两种电池成本-续航里程对比

6、超长续航，长途、重载场景氢燃料电池优势明显

氢燃料电池由于能量密度高，长续航优势明显，可以运用于大载荷场景，如大型远洋船舶、重型长途车辆，而动力电池是难以胜任这些应用场景的。在燃料电池发展早期，我们已经看到其在大型船舶、火车、重载车辆领域的应用尝试，笔者认为氢燃料电池在这些领域应用更具有优势。而固态电池延续了液态锂电池优点，同时在一定程度上弥补了其续航里程（能量密度）不足问题，但其仍然难以与燃料电池相比。

氢燃料电池和锂电池在很多应用领域是相互补充的，比如在电网储能领域，氢燃料电池容量大，而锂电池响应快，在电网储能中起到作用也不尽相同。锂电功率密度大、氢电能量密度高，电-氢混合技术成为目前氢燃料电池汽车主要采用技术路线。能源领域从来都是受到政府管制的，未来不排除政府通过税收及相关管制措施，调节氢燃料电池使用成本，使得氢气使用成本具有比较优势。笔者认为不能单纯否定某一种技术，二者具有非常好的互补性，协调二者发展才能更好促进新能源产业发展。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

『伍』 固态锂电池和氢燃料电池，究竟谁才是未来新能源汽车主流

当前，固态锂电池和氢燃料电池两大技术已成为新能源汽车产业发展的重要技术路线。二者争锋，各有利弊，我国新能源汽车布局该何去何从？

氢云链认为，固态锂电池技术相对成熟，有一定商业化基础；而氢燃料电池在长途、重载方面有望率先取代燃油车。

具体来看：

●锂电池产业基础雄厚，但固态电池技术有待升级

固态锂电池技术是目前车用动力电池取得能量密度突破的重要方向。固态电池具备离子电导率高、机械强度高以及能量密度高等优势，受益于国内锂电池领域原有的技术积累和产业资源，可实现批量化生产且成本较低。固态电池在安全性与能量密度方面具备很大潜力，但是还需开展大量的研究工作改善电极/电解质界面、固体电解质加工以及化学稳定性等问题，弥补其低温条件下续驶里程锐减、充电困难、温控系统能效高等缺陷。

●氢燃料电池性能优势明显，但核心技术缺失、配套建设不足

氢燃料电池作为另一个发展分支同样深受业界推崇。氢燃料电池具有重量轻、寿命长、能量密度高、补给时间短、续航里程更长以及不受环境影响等特点。但其关键部件质子交换膜、催化剂、双极板等核心技术长期被国外垄断，严重制约产业发展，而且国内尚未形成制氢、储氢、加氢充分配套的氢能生态链，氢能基础设施建设不足，短期内难以大范围推广。

●两种动力技术路线潜在应用优势各有不同

国内新能源汽车发展环境复杂，需求各异，固态锂电池和氢燃料电池两种技术路线拥有各自的优势和短板，面向实际应用各显潜力。

就能源分布、气候、地域以及区域功能性差异来看，两条技术路线分别有用武之地。首先，国内煤矿资源分布不均，近50%的煤炭资源分布在华北地区，另有约30%的储量在我国西北地区，而华东、西南等地区则少有煤炭资源。华北和西北地区电厂的多余产能可通过充电桩为固态锂电池汽车提供动力来源，达到燃油代替和提高电力利用率双重效果；

据统计2018年我国平均弃风率为7%，主要集中在新疆、甘肃、西藏等地区，随着制氢技术的发展，这些未被利用的资源可以转化为氢气，并以压缩气态储氢、液化储氢等方式储存起来。因此当地丰富的可再生能源为发展氢燃料电池汽车提供了得天独厚的条件。其次，现有固态电池技术暂无法满足东北等高寒地带的应用需求，而氢燃料电池可作为替代技术在这些地区优先发展。再次，就地域条件而言，华东地区城市分布较为集中、发展迅速，用车数量持续上升且短途交通线密集，适宜发展固态锂电池汽车。此外，港口加氢站集中布局难度相对较低，可针对停泊在港口的商用车进行转型，在港口布局氢能产业；高速公路等沿线服务区也便于设立油氢混合站，打造氢能城际高速，实现加氢站与加油站、加气站和充电站多站合一的布局。

氢云总结：

根据汽车种类及用途的不同，两种技术也各有所长。家用乘用车、公交车数量庞大，行程较短，更适合装载高能量密度、小体积的固态锂电池。而且相比氢燃料电池，固态锂电池技术相对成熟，具备一定商业化基础，可满足乘用车及公交车的高需求量。商用车、物流车以及重型卡车需要充足的乘用空间和长续航能力，装载固态锂电池会占用空间并增加负重，而氢燃料电池本身质轻，燃料借助外循环进入车体提供动力，在长途、重载方面实为取代燃油动力的首选。

此外，加氢体系适合集中布局，与长途、重载车集中存放的特点不谋而合，这可以大大提升加氢站利用的效率，降低维护成本。

『陆』 燃料电池汽车相对于其他新能源汽有哪些优势

优点：
1、零排放或近似零排放。
2、减少了机油泄露带来的水污染。
3、降低了温室气体的排放。
4、燃油电池的转化效率高（60%左右），整车燃油经济性良好。
5、运行平稳、无噪声。
缺点：
燃料电池成本高昂，同时使用成本（氢）也昂贵。

『柒』 新能源汽车氢燃料电池有什么好

如果用一个词去形容刚落下帷幕的2018年CES大展，那一定是未来。无论是汽车圈内厂商还是科技界大咖都展示了自己对未来技术的理解。而在这众多未来黑科技之中，最让车叔对其充满无限遐想的就是现代发布的“下一代燃料电池车”——Nexo。

除了庞大的综合成本之外，氢气的制造和储存成本也是一大问题。目前制氢方法主要是甲烷水蒸汽转化法。这也是目前来讲最成熟、成本最合理的氢气制备方法。但问题是，在甲烷水蒸汽制备过程中，甲烷的逸出量超乎了人们的预期，高达7%，而甲烷的温室效应是臭名昭著的二氧化碳的86倍，这样还有谁敢说氢能源100%环保！

至于储存就更难了，与传统的汽柴油燃料不一样，氢气的存储成本高得多。氢气是非常特别的元素，说白了，氢气化学性质太活泼了，又是超低温，又是超高压，在运输和储存环节有各种的麻烦。这也直接导致氢能源运输和储存的成本非常的高。

车叔总结：从目前氢燃料电池的发展来看，本身技术上已经不再是瓶颈，而难就难在其综合造价成本，以及后期天价的基础建设。就算在韩国，也就计划到2025年增加到200个氢燃料加气站而已。所以，在成本以及推广这两大拦路虎面前，氢燃料电池汽车的普及恐怕还有很长的路要走呢

『捌』 100吨铂金 生产多少氢燃料电池汽车

目前成本确实高，原因在于氢的密度太小，要储存足够的氢燃料需用很多容器或存储介质，或者使用高压液化技术，危险系数增大，且会增加车辆自重并影响速度。

『玖』 氢燃料电池汽车与锂电池汽车，谁将主宰新能源汽车的未来

大家都知道，目前很多国家为了降低环境污染以及缓解能源依赖性，都在大力发展新能源汽车。而在新能源汽车的发展道路上，并非路线单一。就目前来看，除了关注度较高的纯电动汽车之外，氢燃料电池汽车同样也是新能源汽车发展的一个重要方面。那么氢燃料电池汽车与搭载锂电池的纯电动汽车，谁将主宰新能源汽车的未来呢？

所以，目前锂电池汽车所占的市场规模较大，很多企业也在不段对氢燃料电池加以研究。如果在未来能够降低生产成本和加氢站的建设成本，那么氢燃料电池汽车或许能够与锂电池汽车一较高下，但是短期内难以实现。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

『拾』 日产宣布停止氢燃料电池，为何要这样做新能源的未来在哪

客观地说，停止燃料电池开发是日产汽车的企业竞争战略，不能直接用作否定氢能的技术路线的论据。 要说氢汽车到底行不行，就得回到两条技术路线的根本区别上来。

日产停止开发氢汽车，电动才是王道，氢能真的不行吗？

与电力技术相比，氢燃料电池是未来的技术，全使用循环的碳排放量低，加油方式也与燃料相似，加氢只需要3-5min，但续航能力与燃料车基本相同，使用习惯与燃料车基本一致，这方面的优势很明显。

中美德都选择了电动化，但并不意味着氢燃料电池完全被淘汰了。 从另一个角度来看，氢能并不是不行，氢能并不是用于轿车，但用于商用车，氢能还是有前景的。

商用车最适合氢燃料电池。 因为贮氢罐体积一般较大，商用车布局方便，氢燃料电池质量更轻，加氢速度也比较快，可以填补新能源汽车在长寿命、高负荷领域的空白。 另外，商用车路线比较固定，对氢气站的要求比较小。

从长远来看，电池技术和燃料电池技术都会持续进步，各自的劣势也会逐渐克服。 但是，在可预见的未来，与两者相比，氢能没有可能大规模应用，只限于在特定领域的应用。 但纯电和氢能在各自的应用场合相辅相成，可以发挥不同的优势。