简单来说燃料电池
燃料电池是一项创新技术，将彻底改变世界发电方式。 它们被称为“未来的电池”，是内燃机 (ICE) 等传统燃烧系统的清洁、高效替代品。
什么是燃料电池？
将燃料电池视为一种特殊类型的电池。 电池和燃料电池的最终目标是相同的——发电为应用提供电力。 两者之间的主要区别在于能量的来源。
将电池想象成一个预先填充的存储容器。 它们内部已经储存了电力，可以随时使用，不需要任何额外的燃料来源。
燃料电池则相反。 它们不储存电力，而是产生电力。 燃料电池通过化学反应发电，直接将燃料源的能量转化为电能。 然后，这些电力可以用来为其应用提供动力。
例如，质子交换膜（PEM）燃料电池是燃料电池汽车（FCV）当前的焦点。 PEM 燃料电池使用氢燃料发电。 这些电力被输入电池，然后为电动机提供动力，推动车辆行驶。
燃料电池的部件
虽然燃料电池由多层不同材料组成，但需要了解三个关键部分：
• 电解质膜
• 催化剂层（阳极和阴极）
• 气体扩散层
这三个组件构成了燃料电池的膜电极组件（MEA）。 MEA 有时被称为细胞的“心脏”，是产生电力的地方。 无论哪种类型，燃料电池都始终具有阳极、阴极和电解质膜。 不同之处在于电解质膜由什么材料制成。
电解质膜
该膜将两个催化剂层分开。 它充当燃料电池的看门人。 它的作用是只允许必要的带正电粒子从催化剂的一侧穿过到另一侧，同时阻止带负电的粒子穿过。 该组件也是燃料电池得名的地方。 具有聚合物电解质膜的燃料电池称为PEM燃料电池。
催化剂层
燃料电池有两个催化剂层。 每层均由催化剂材料的电极涂层组成。 膜夹在它们之间。 一侧是负极（阳极），另一侧是正极（阴极）。 阳极层吸收燃料并将其分离成质子和电子。 阴极层吸收氧气并将氧气、质子和电子转化为水和热量。
气体扩散层 (GDL)
当阳极和阴极发挥其作用时，GDL 位于催化剂层外部，以扩散化学过程中的气体并去除产物水。 GDL 有助于防止过多的水积聚，并有助于平衡保水和释水。 需要保水来维持膜的电导率，并且需要释放水来保持 GDL 的孔打开，以便氢气和氧气可以扩散到电极中。
燃料电池如何发电
电池内发生一系列化学反应，将电子与燃料分子分离以产生电力。 在氢气的情况下，氢气被供给到燃料电池的阳极侧，而氧气被供给到阴极侧。 在阳极，氢分子被分离成质子和电子。 然后，正粒子和负粒子行进两条不同的路径。
电子在继续到达阴极之前行进到外部电路。 外部电路是产生电流的地方。 带正电的粒子穿过膜到达阴极。 一旦到达那里，质子就会与电子重新结合，并与氧气发生反应，产生水和热量。
为什么燃料电池可以替代内燃机？
缺乏燃烧是投资和采用燃料电池技术的一个巨大卖点。 内燃机和传统发电厂需要燃烧才能将燃料转化为能量，而燃料电池则不需要。 它通过非燃烧电化学过程将燃料转化为电能。 由于没有燃烧，因此电力输出不会产生有害排放。 唯一的副产品是纯净水和热量。
由于燃料电池可以为各种应用提供清洁电力，因此各行业正在转向燃料电池，因为它们希望采用能够推动其实现排放目标的技术。燃料电池已经通过为重型卡车、公共汽车、铁路和船舶提供动力，推动了商业运输行业的发展。工业、公用事业公司以及数据中心、医院和大学等机构也依赖燃料电池。这些固定应用包括备用电源、调峰以及便携式和辅助发电。
随着气候危机成为每个人关注的焦点，各行业都渴望转向更环保的电力解决方案。燃料电池是一种非常有前途的解决方案，但它们被称为“未来的电池”是有原因的。过去 20 年已经取得了进步，在燃料电池驱动的半挂车在每条高速公路上行驶之前还需要更多的进步。但在 Accelera™ by Cummins，我们有信心能够实现这一目标。我们正在积极投资用于商用车辆运输和固定电源的质子交换膜燃料电池，相信它们是加速向零排放转变的重要解决方案。
毕竟，燃料电池在 1969 年帮助第一批人类登上月球。那么，如果 NASA 能做到，我们为什么不能呢？
想要查看燃料电池的实际应用示例吗？ 查看这些示范项目：
