燃料電池，化學能到電能過程了解一下？

能源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎。近兩個世紀以來，煤炭、石油等化石能源的利用，極大地促進了人類文明的快速進步。然而，隨著世界能源需求的日益增長，化石燃料的消耗與CO2排放總量急速上升，產生了嚴重的資源和環境問題，謀求「清潔、低碳、安全、高效」的能源變革成為大勢所趨。燃料電池，一種發明於1839年的電池技術，在科學家們的不懈努力下得到快速發展，成為人類應對化石能源枯竭和環境污染問題雙重挑戰的有效途徑之一。

氫燃料電池示意圖

燃料電池是一種將燃料的化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置，可以採用氣體（氫氣、天然氣等）、液體（甲醇、乙醇等）和固體（金屬鎂、鋁、鋅等）作為燃料。它的工作方式與燃油（汽、柴油）發電機一樣，燃料儲存在電池的外部，因此它沒有傳統一次/二次電池額定容量的限制，發電容量僅取決於所提供的燃料，只要不斷供給燃料就能持續穩定對外發電。從發電原理看，燃料電池沒有燃油發電機那樣的高溫「燃燒」過程，而是通過高效的電化學反應將燃料的能量直接轉化為電能。因此，燃料電池兼具了傳統一次/二次電池和燃油發電機的優點，其發電效率通常為傳統燃油發電機的2~3倍，是一種高效的電化學「發電機」，被譽為「21世紀理想的發電技術」，可廣泛用作移動電源、動力電源、分散式電站等。

中科院大連化物所是國內最早開展燃料電池研究的科研機構，從事燃料電池的研究和開發已有逾四十年的歷史。經過四十多年特別是最近幾年的快速發展，大連化物所在燃料電池領域有了很好的技術積累和人才儲備。大連化物所在70年代成功研發了兩種型號的航天用鹼性燃料電池系統。2000年首次將燃料電池動力系統應用於我國第一台燃料電池中巴車，先後在2008年北京奧運會、2009年美國加州燃料電池車示範項目、2010年上海世博會及新加坡世青賽示範應用。近年來，該所開展了燃料電池關鍵材料、核心部件、系統集成、產品開發、標準制定全鏈條創新，開發了系列氫燃料電池、甲醇燃料電池和金屬燃料電池產品和工程樣機，並在國內首次將燃料電池應用於移動電源、無人/有人駕駛飛機動力電源、應急儲備電源等，牽頭制定了20餘項國家標準和行業標準，引領帶動了我國燃料電池戰略新興產業的發展。

當前，在我國大力發展以新能源汽車為代表的新興技術的時代背景下，燃料電池技術迎來了前所未有的發展機遇。然而，燃料電池的產業化應用仍需解決電池成本、可靠性、耐久性和基礎性配套設施等科學技術和產業發展問題，需要科研機構、產業界、政府部門的協力配合、不懈努力。

來源：中國科學院大連化學物理研究所

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