氫燃料電池是使用氫這種化學元素，製造成儲(chu) 存能量的電池。使用氫燃料電池發電，是將燃料的化學能直接轉換為(wei) 電能，不需要進行燃燒，能量轉換率可達60%~80%，而且汙染少、噪音小，裝置可大可小，非常靈活。

氫的化學特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之後，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高於(yu) 液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會(hui) 分解，並把所吸收的氫釋放出來，這就構成了一種良好的貯氫材料。

隨著製氫技術的發展，氫燃料電池離我們(men) 的生活越來越近。到那時，氫氣將像煤氣一樣通過管道被送入千家萬(wan) 戶，每個(ge) 用戶則采用金屬氫化物的貯罐將氫氣貯存起來，然後連接氫燃料電池，再接通各種用電設備。它將為(wei) 人們(men) 創造舒適的生活環境，減輕繁重的生活事務。但願這種清潔方便的新型能源--氫燃料電池早日在人們(men) 日常生活中。

氫燃料電池的優(you) 勢：

1、無汙染。

燃料電池對環境無汙染。它是通過電化學反應，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chu) 能(蓄電池)方式--最典型的傳(chuan) 統後備電源方案。燃燒會(hui) 釋放象COx、NOx、SOx氣體(ti) 和粉塵等汙染物。如上所述，燃料電池隻會(hui) 產(chan) 生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chan) 生的(光伏電池板、風能發電等)，整個(ge) 循環就是徹底的不產(chan) 生有害物質排放的過程。

2、無噪聲。

燃料電池運行安靜，噪聲大約隻有55dB，相當於(yu) 人們(men) 正常交談的水平。這使得燃料電池適合於(yu) 室內(nei) 安裝，或是在室外對噪聲有限製的地方。

3、高效率。

燃料電池的發電效率可以達到50%以上，這是由燃料電池的轉換性質決(jue) 定的，直接將化學能轉換為(wei) 電能，不需要經過熱能和機械能(發電機)的中間變換。

電堆組成構件

電堆由多個(ge) 單體(ti) 電池以串聯方式層疊組合而成。

單體(ti) 電池是由將雙極板與(yu) 膜電極(MEA-催化劑、質子交換膜、碳紙/碳布)組成。

若幹單體(ti) 之間嵌入密封件，經前、後端板壓緊後用螺杆緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。

1.雙極板

雙極板是由極板和流場組成。主要作用是氣體(ti) 分配、集流、導熱和密封。

雙極板是電、熱的良導體(ti) ,具有良好的機械性能,很好的阻氣性能,耐腐蝕性好等特點,其性能決(jue) 定了燃料電池堆體(ti) 積比功率和質量比功率。

雙極板材質主要是石墨或者合金。通常由石墨板材料製作，石墨雙極板厚度約2～3.7mm，經銑床加工成具有一定形狀的導流流體(ti) 槽及流體(ti) 通道，其流道設計和加工工藝與(yu) 電池性能密切相關(guan) 。

2.質子交換膜

質子交換膜作為(wei) 電解質，起到傳(chuan) 導質子，隔離反應氣體(ti) 的作用。

在燃料電池內(nei) 部，質子交換膜為(wei) 質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從(cong) 陽極到達陰極，與(yu) 外電路的電子轉移構成回路，向外界提供電流。

質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞也直接影響電池的使用壽命。

3.碳紙/碳布

氣體(ti) 擴散層GDL通常由碳紙或者碳布組成，主要起到傳(chuan) 質，導電，傳(chuan) 熱，支持催化層，導水的作用。

4.催化劑

作為(wei) 氫燃料電池反應關(guan) 鍵，催化層是由催化劑和催化劑載體(ti) 形成的薄層。催化劑主要采用Pt/C,Pt合金/C，載體(ti) 材料主要是納米顆粒碳、碳納米管、碳須等。

對材料要求導電性好，載體(ti) 耐蝕，催化活性大。

電堆是怎麽(me) 工作的？

在原理上相當於(yu) 水電解的“逆”裝置。

陽極為(wei) 氫燃料發生氧化的場所，陰極為(wei) 氧化劑還原的場所，兩(liang) 極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為(wei) 傳(chuan) 遞H+的介質，隻允許H+通過。工作時相當於(yu) 一直流電源，陽極即電源負極，陰極即電源正極。

電堆工作時，氫氣和氧氣分別由進口引入，經電堆氣體(ti) 主通道分配至各單電池的雙極板，經雙極板導流均勻分配至電極，通過電極支撐體(ti) 與(yu) 催化劑接觸進行電化學反應。

陽極（負極）：2H2 →4H++ 4e-

陰極（正極）：O2+ 4H++ 4e- →2H2O

由於(yu) 質子交換膜隻能傳(chuan) 導質子，因此氫離子（即質子）可直接穿過質子交換膜到達陰極，而電子隻能通過外電路才能到達陰極。當電子通過外電路流向陰極時就產(chan) 生了直流電。

以陽極為(wei) 參考時，陰極電位為(wei) 1.23V。也即每一單電池的發電電壓理論上限為(wei) 1.23V。接有負載時輸出電壓取決(jue) 於(yu) 輸出電流密度，通常在0.5～1V 之間。將多個(ge) 單電池層疊組合就能構成輸出電壓滿足實際負載需要的燃料電池堆(簡稱電堆)。