氫氣，絕對清潔的新能源，也被看作解決交通領(lǐng)域碳排放問題的終極方案之一。
從國內(nèi)來看，雖然純電動車仍然占主流，但氫燃料電池汽車的研發(fā)落地，不管從產(chǎn)業(yè)還是政策支持上也從未停滯。
在商用車賽道上，
2020年底，濰柴宣布首臺國產(chǎn)200噸以上氫燃料-鋰電池混合能源礦用卡車自卸車成功下線。2021年，長城控股旗下未勢能源科技與大運(yùn)、東風(fēng)、福田三家企業(yè)合作發(fā)布“百輛氫能重卡示范項目”。2020年6月5日，中國第一汽車股份有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司、廣州汽車集團(tuán)股份有限公司、北京汽車集團(tuán)有限公司、北京億華通科技股份有限公司、豐田汽車公司正式簽署合資合同，并宣布成立“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司”。豐田中國方面表示，此次合作將研發(fā)出具備競爭力且符合中國法規(guī)的燃料電池系統(tǒng)。六家公司將通過協(xié)商共同規(guī)劃產(chǎn)品，一條龍式地開展?jié)M足中國市場需求的“FC電堆等的組件技術(shù)”、“FC系統(tǒng)控制技術(shù)”以及“車輛搭載技術(shù)”等一系列技術(shù)研發(fā)工作。由此將大幅縮短從開發(fā)到產(chǎn)品化所需時間，加快FCEV在中國商用車市場的普及。該公司將開發(fā)出在動力、能耗、耐久性等方面均具備產(chǎn)品力、且成本更低、競爭力更強(qiáng)的燃料電池系統(tǒng)及其主要組件，這也是作為普及FCEV所不可或缺的組成部分。
同時在乘用車賽道，
長城汽車在去年初發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略，還自研車規(guī)級“氫動力系統(tǒng)”全場景解決方案——?dú)錂幖夹g(shù)。同時在去年發(fā)布首款氫能C級SUV。除此之外，紅旗、吉利、廣汽等主流車企，也在最近兩年集中推出自己的氫燃料電池汽車。
既然氫燃料電池如此重要，小菱通就來淺談一下在氫燃料電池里那些不可或缺的材料。
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燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它將燃料的電化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。它類似于電池一樣也是電化學(xué)發(fā)電裝置，因此被稱為燃料電池。
對應(yīng)的采用氫氣作為燃料的燃料電池就是氫燃料電池。它可以理解為水電解成氫氣和氧氣的逆反應(yīng)。因為它不受傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)采用卡諾循環(huán)42%左右的熱效率限制。氫燃料電池的效率可輕松達(dá)到60%以上。因此反應(yīng)過程既清潔，又高效。
氫燃料電池汽車示意圖（圖源網(wǎng)絡(luò)）
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氫燃料電池工作原理是氫氣通過燃料電池的正極當(dāng)中的催化劑（鉑）分解成電子和氫離子（質(zhì)子）。其中質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜（Proton Exchange Membrane）到達(dá)負(fù)極和氧氣反應(yīng)變成水和熱量。對應(yīng)的電子則從正極通過外電路流向負(fù)極產(chǎn)生電能。
氫燃料電池工作原理（圖源網(wǎng)絡(luò)）
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電堆由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。
單體電池是由雙電極板與膜電極(MEA-催化劑、質(zhì)子交換膜、GDL)組成。
若干單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成燃料電池電堆。
燃料電池電堆圖示（圖源網(wǎng)絡(luò)）
其中氣體擴(kuò)散層GDL通常由碳纖維紙或者碳纖維布組成，主要起到傳質(zhì)，導(dǎo)電，傳熱，支持催化層，導(dǎo)水的作用。是氫燃料單體電池不可或缺的材料之一。
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三菱化學(xué)公司的GDL(Pyrofil?GDL)是由本公司率先向世界提供的卷狀產(chǎn)品，適合批量生產(chǎn)并易于進(jìn)行后期加工。
GDL（燃料電池用氣體擴(kuò)散層基礎(chǔ)材料）將氫氣和空氣作為燃料提供給電極（催化劑），收集電極上的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電子，保留電解質(zhì)膜中的水分并排出產(chǎn)生的水分，是一種具備多種作用的多功能材料。
除了透氣性和導(dǎo)電性之外，還需要滿足耐酸性和機(jī)械強(qiáng)度等多種要求，一般使用碳紙和碳布。
三菱化學(xué)公司的GDL(Pyrofil?GDL)
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呈卷狀，適合批量生產(chǎn)。
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形態(tài)為碳紙，表面平滑性優(yōu)異。
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其多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了水分管理功能。
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卷對卷的后期加工性能優(yōu)異。
燃料電池（PEFC）模式圖
氧化還原液流電池模式圖
小知識：三菱化學(xué)控股集團(tuán)同時可以提供儲氫罐用的碳纖維原紗，氫燃料汽車用離子交換樹脂，阻燃級別電池殼體材料，移動加氫站等解決方案。
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