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研报客 2019年 氢能及燃料电池产业演进与 投资价值分析白皮书 2019年2月 2018年氢燃料电池产业演进及投资价值分析白皮书 研报客 01 燃料电池定义及发展演进 3 2018年氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书 研报客 基本概念 燃料电池定义 燃料电池是一种利用化学能提供电能的一种能量转换装置，即在电催化剂的作用下， 将可再生燃料（比如氢、有机小分子等）里的化学能转变成电能。 和蓄电池不同，燃料电 池内部并不贮存反应所需要的化学燃料，它只是提供了一个进行化学反应的场所。 虽然称 为燃料电池，其运作过程中并不会产生明火 ，产生电能的过程也不需要旋转式发动机等运 动部件。 电池工作时，燃料由外部供给，在电极上进行反应。只要反应物不断输入，反应产物 不断排出，燃料电池就能连续地发电。 以燃料电池中最典型的质子交换膜燃料电池为例， 质子交换主要起隔绝正负极的作用，相当于蓄电池中的隔膜和电解质。质子交换膜紧邻催 化剂层，相当于实验室中的电极，是将燃料和氧化剂分开进行电化学反应的场所，是整个 电池的核心。催化剂层外是扩散层，扩散层既有收集电流的作用，也是气体扩散和电流通 道。电池工作时，电池内部负极供给燃料（氢气），正极供给氧化剂（空气），使氢气在 覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极催化分解成质子（氢离子）和电子，氢离子进 入质子交换膜中达到正极，电子不能通过质子交换膜达到正极，而是沿外部电路移向正极， 用电的负载就接在外部电路中发电。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达 正极上的电子形成水并释放热量。 图 1 燃料电池工作原理图解 4 2018年氢能及燃料电池产业演进与投资价值分析白皮书 研报客 类型及其比较 燃料电池类型划分 表1 燃料电池划分标准及类别 划分标准 类别 燃料电池按照不同的标准可以 按运行机理 分为酸性燃料电池和碱性燃料电池 划分为不同的类型，分类标准主要 按电解质种类 分为碱性燃料电池（AFC ）、磷酸燃料电池（PAFC ）、 燃融碳酸盐燃料电池（MCFC ）、固体氧化物燃料电 包括运行机理、电解质种类、燃料 池（SOFC ）和质子交换膜燃料电池（PEMFC ） 类型、工作稳定和结构类型等。目 按燃料类型 分为氢气、甲醇、甲烷、乙烷等燃料电池 前主要依据电解质种类和燃料类型 进行分类，汽车企业最常用到的电 按工作温度 分为低温型（温度低于200℃ ）、中温型（温度为 池为以氢气为燃料的质子交换膜燃 200~750℃ ）、高温型（温度高于750℃ ）燃料电池 料电池。