Sissejuhatus vesinikuenergiasse ja kütuseelementidesse

Kütuseelemendid saab jagadaprootonivahetusmembraan kütuseelemendid (PEMFC) ja otsesed metanoolkütuseelemendid vastavalt elektrolüüdi omadustele ja kasutatud kütusele

(DMFC), fosforhappe kütuseelement (PAFC), sulatatud karbonaatkütuseelement (MCFC), tahke oksiidkütuseelement (SOFC), leeliseline kütuseelement (AFC) jne. Näiteks prootonvahetusmembraani kütuseelemendid (PEMFC) sõltuvad peamiselt pealprootonivahetusmembraan ülekandeprootonkeskkond, leeliselised kütuseelemendid (AFC) kasutavad prootoni ülekandekeskkonnana leeliselist veepõhist elektrolüüti, näiteks kaaliumhüdroksiidi lahust jne. Lisaks saab vastavalt töötemperatuurile jagada kütuseelemendid kõrge temperatuuriga kütuseelementideks ja madala temperatuuriga kütuseelementideks kütuseelemendid, esimesed hõlmavad peamiselt tahkeid oksiidkütuseelemente (SOFC) ja sulatatud karbonaatkütuseelemente (MCFC), viimased hõlmavad prootonivahetusmembraani kütuseelemente (PEMFC), otseseid metanoolkütuseelemente (DMFC), leeliselisi kütuseelemente (AFC), fosforhappe kütuseelemendid (PAFC) jne.

Prootonivahetusmembraan fuel cells (PEMFC) use water-based acidic polymer membranes as their electrolytes. PEMFC cells must operate under pure hydrogen gas due to their low operating temperatures (below 100 ° C) and the use of noble metal electrodes (platinum based electrodes). Compared with other fuel cells, PEMFC has the advantages of low operating temperature, fast start-up speed, high power density, non-corrosive electrolyte and long service life. Thus, it has become the mainstream technology currently applied to fuel cell vehicles, but also partially applied to portable and stationary devices. According to E4 Tech, PEMFC fuel cell shipments are expected to reach 44,100 units in 2019, accounting for 62% of the global share; The estimated installed capacity reaches 934.2MW, accounting for 83% of the global proportion.

Kütuseelemendid kasutavad elektrokeemilisi reaktsioone, et muuta keemiline energia kütusest (vesinikust) anoodil ja oksüdeerijast (hapnik) katoodil elektriks, et juhtida kogu sõidukit. Täpsemalt, kütuseelementide põhikomponendid hõlmavad mootorisüsteemi, lisatoiteallikat ja mootorit; Nende hulgas hõlmab mootorisüsteem peamiselt mootorit, mis koosneb elektrireaktorist, sõiduki vesinikusalvestussüsteemist, jahutussüsteemist ja alalisvoolu pingemuundurist. Reaktor on kõige olulisem komponent. See on koht, kus vesinik ja hapnik reageerivad. See koosneb mitmest üksteise külge virnastatud üksikust elemendist ja peamised materjalid hõlmavad bipolaarset plaati, membraanielektroodi, otsaplaati ja nii edasi.