质子交换膜生产线在武汉投产 质子交换膜燃料电池工作原理 质子交换膜燃料电池发展前景

质子交换膜生产线在武汉投产

12月5日，国家电投集团氢能科技发展有限公司30万平方米氢燃料电池质子交换膜生产线在武汉经开区投产。这是国内首条全自主可控的氢燃料电池质子交换膜生产线，实现了氢燃料电池关键零部件的国产化。

燃料电池汽车被认为是氢能发展的重要突破口，也是新能源汽车的下一个风口。质子交换膜是氢燃料电池的核心部件，由于技术门槛高、价格昂贵，此前国内所需99%以上依赖进口。

质子交换膜燃料电池的技术现状和发展趋势

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效，对环境友好且发展最为成熟的燃料电池发电体系，与传统热机发电相比有不可比拟的优势。

PEMFC的核心部件是其中的膜电极组件，主要由质子交换膜，气体催化层以及气体扩散层组成。PEMFC主要使用纯净的氢气作为燃料气，在阳极区域，氢气被氧化成质子，在水分子的帮助下透过质子交换膜，传输到电池的阴极。

这些质子在阴极区域与催化剂还原氧气形成的氧离子进一步发生电化学反应，这一过程释放出的电子在外电路的定向移动就形成了电流，完成整个发电过程。因此，膜电极是质子交换膜中多相物质传输和发生电化学反应的场所，决定着燃料电池的性能、寿命及成本。

根据中研普华出版的《2021-2026年质子交换膜燃料电池行业市场需求与未来发展趋势预测研究报告》显示：

PEMFC的基本工作过程如下：

(1)氢气通过双极板上的导气通道到达电池的阳极，氢分子在催化剂的作用下解离形成氢离子和电子;

(2)氢离子以水合质子H+(xH2O)的形式通过电解质膜到达阴极，电子在阳极侧积累;

(3)氧气通过双极板到达阴极后，氧分子在催化剂的作用下变成氧离子，阴、阳极间形成一个电势差;

(4)阳极和阴极通过外电路连接起来，在阳极积聚的电子就会通过外电路到达阴极，形成电流，对负载做功。同时，在阴极侧反应生成水;

(5)只要持续不断地提供反应气体，PEMFC就可以连续工作，对外提供电能。

中国燃料电池市场发展空间

随着中国经济的持续发展，化石能源的过渡消耗和于此同时产生的环境污染引起了人们巨大的担忧。近年来，各地频频发生的水体污染，雾霾和沙尘暴等环境恶化事件，让人们意识到寻找新的可替代能源以提高能源利用率并降低能源利用过程中环境污染物的排放已迫在眉睫。

中国氢能产业协会此前公布的数据显示，今年上半年国内氢气产量同比去年增加了 25%，其中利用新能源制氢的比例，同比提高了 30%。

近年来氢能源汽车都保持较高的销量和保有量增速，2016 年和 2019 年年复合增长率分别为 63% 和 114%，2020 年全球燃料电池市场规模 42 亿美元。

在成本方面，燃料电池降本空间大，据测算，预计 2020-2030 年每年系统成本下降 14% 左右。长期来看，燃料电池汽车仍将是燃料电池市场的增长主力。

此外，根据预测，2020-2025 年全球燃料电池市场年复合增长 16.64%，2025 年将达到 90.5 亿美元。燃料电池和氢能源汽车未来市场发展空间广阔，具有较好的发展前景。

更多燃料电池行业详情，可点击中研普华出版的《2021-2026年质子交换膜燃料电池行业市场需求与未来发展趋势预测研究报告》。