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氢燃料电池和其他燃料广泛用于许多领域，例如电力、运输（公共汽车，大巴车，摩托车，自行车）和物流（叉车，卡车，物流车）、船舶（潜艇）、无人机等，氢燃料主要包含阳极、阴极、电解液。氢气（H 2）在阳极处发生可控的化学反应，并被分离为质子（氢核，H +）和电子。电子从阳极开始，穿过外部电路，最后到达阴极，并在外部电路中产生电流。质子存在于电解液中，并在阳极出发穿过质子交换膜到达阴极。氧气（O 2）也在阴极发生可控的化学反应。首先，通过外部电路到达阴极，并将其与氧气分解的电子结合形成质子，质子到达阴极并形成水分子（H 2O），所以燃料电池是将化学能转化为电能的装置。使用氢作为燃料产生电能最终产物是水，不会污染环境。
氢可以有多种来源。常用的方法包括电解水产生氢、煤制氢以及来自工业副产品的氢，氢电池是否是绿环保的，对这个问题的质疑主要原因之一是氢的来源。使用化石燃料时（例如煤或天然气）用作生产氢的原料，则工艺本身会排放。此外，氢的运输，存储和分配等环节也需要能源消耗，这增加了化石能源消耗。氯碱、煤制合成气、炼油等化学工业生产过程中都有氢气副产物。据估计，中国生产氢气副产物每年有1000万t，主要来自化学工业，如煤气、合成氨、甲醇和氯碱，这些氢副产物大部分最初直接排放到大
气中。最近，许多公司都回收了可再生的氢产品以提高能源效率
2 氢燃料电池发展趋势
2016年，国家能源发展和改革委员会联合发布了一项《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》，该计划于2020年开展燃料电池和氢能的示范工作，2030年广泛使用，2050年普及，明确定义了燃料能源行业的发展目标。 2017年发布的《节能与新能
源汽车路线技术图》为中国燃料电池的发展指出了正确的方向，发展重点集中于新型燃料电池材料，燃料电池的先进材料，高性能燃料电池系统，混合电池能源系统，运氢，存储和加氢基础设施。中国在京津冀地区，长三角和珠江三角洲进行大规模的氢燃料电池技术研发，该地区成为该领域氢电池汽车技术的开发和应用以及加氢基础设施的开发和运营方面拥有丰富的经验，因此，在国家政策的支持下，中国氢能源汽车技术可以实现普遍应用的目标。随着市场的引入，对市场关注度变得高涨，氢气燃料由于其高能量密度以及具有零排放和无污染的巨大潜力。政府对汽车补贴政策在不断发展。自2020年以来，在市场需求和市场激励下，氢燃料电池有望在多个领域同时发展。
2.1 加快建设加氢站
燃料电池在美国，欧洲和日本进入商业阶段，并加速了加氢站的建设。截至2019年年底，全球建成加氢站总计近450座，到2025年，将超过1000个。
2.2 降低燃料电池系统成本
随着技术的进步，燃料系统的成本显著下降。燃料电池的价格下降与生产规模效应的提升密切相关。据美国能源部报告，以功率为80kW的质子交换膜燃料电池乘用车为例，在燃料电池年产量分别为1000辆、1万辆、3万辆、8万辆、10万辆和50万辆时，其生产成本分别为2.2万美元、8500美元、6500美元、5500美元、5200美元和4400美元，对应的单瓦成本分别为273美元、106美元、82美元、69美元、66美元和55美元。特别是在燃料电池系统量产的最初时期，价格下降幅度最大，年产量从1000系统/年增加至10000系统/年，可带动燃料电池系统成本下降幅度高达60%以上，主要依靠储氢瓶、空压机、质子交换膜等零部件的成本降低实现；当产量超过1万台/年之后，成本下降幅度随着产量增大放缓。
2.3 大力发展燃料电池汽车
根据美国市场研究所的预测，到2024年，全球燃
氢燃料电池应用进展研究
高鹏然
深圳市雄韬电源科技股份有限公司 广东 深圳 518120
摘要：本文首先对氢燃料电池进行了介绍，然后对氢燃料电池应用现状进行了分析，接着对氢燃料电池发展趋势进行分析，最后对氢燃料电池的发展未来进行了展望。通过电池材料的发展，制备技术的提高和产品成本降低，该领域具有广阔的市场前景。
关键词：氢燃料电池 质子交换膜 电池材料
Research on the application of hydrogen fuel cell
Gao Pengran
Shenzhen Xiongtao Power Technology Co.，Ltd.，Guangdong Shenzhen 518120
Abstract：Firstly，the hydrogen fuel cell is introduced，Then the application status of hydrogen fuel cell is analyzed，Then the development trend of hydrogen fuel cell is analyzed. Finally，the future development of hydrogen fuel cell is prospected.With the development of battery materials，the improvement of preparation technology and the reduction of product cost，this field has a broad market prospect.
Keywords：hydrogen fuel cell；Proton exchange membrane；Battery material
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料汽车将销售22.8万辆汽车，2030年将售出350万辆汽车，而燃料电池汽车和混合动力汽车将在2050年占市场主导。
3 氢燃料电池未来的发展
电动汽车电池随着最近氢燃料价格的下跌，应用范围和数量继续扩大和增长，然后，这形成了一个良好的循环。由于成本在不断降低，应当指出的是，中国的氢燃料电池被用于许多领域，从而成本有所降低。在运输以及物流方面，锂离子和氢电池也形成了竞争关系，特别是，锂离子电池在渡轮的应用中先于氢燃料电池，但是，锂离子电池和氢电池之间最重要的关系主要还是互补关系，锂离子电池适用于短途和城市内使用，氢燃料适合于长途运输，两者相似且相辅相成。最大的担忧是氢电池汽车和加氢站的安全性。最近，一些纯电动汽车和个别储能发电设施发生安全事故，引起了这种怀疑。这也表明氢电池技术及其应用正在受到普遍关注，但是，根据可靠的消息来源，氢气是安全的。空气中氢气的浓度为4.0V%至75.0V%（体积百分比），爆炸的发生范围为18.3V%至59.0V%，氢气的密度是空气中所有气体中最小的，并且很快会挥发掉，除非在密闭空间内，否则都不会发生氢气大量聚集的现象。美国迈阿密大学的Michael R. Swain对燃料电池汽车进行了研究，于2001年3月5日在华盛顿特区进行公映，根据相关
信息表明，由于高压储罐中的高压氢气产生的火焰直喷空中，汽车下部着火，并且1min
后，开始下降，汽车的火焰开始增大。在90s内，氢燃料电池的火焰逐渐散去，燃料汽车变成了巨大的火球。该测试充分表明，氢燃料电池的安全性比现代汽油汽车更具创新性和安全性。所以，外国对加氢站的要求不是非常严格，有些甚至位于加油站旁边。随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，运输和物流领域是空气污染的最重要领域之一。氢燃料电池是一种可行且高效的技术，不仅可以带来环境保护，而且可以促进经济发展。
4 结束语
氢电池的产物只是水，不会危害环境。加氢速度高于可充电电动车辆，并且燃料源非常广泛，氢有许多优点，它是研究和应用的重点。然而，由于现代技术的限制，燃料电池仍然具有许多缺点，如高成本、低氢密度，加氢站少等。技术的进步显著改善了燃料电池的安全性能，可用于车载动力的新能源形式。
参考文献
[1]高文日.氢燃料电池在轻型乘用车上的应用[J].时代汽车，2019（13）：69-70.
[2]陈曈，周宇昊，张海珍，等.氢燃料电池发展现状和趋势[J].节能，2019，38（6）：158-160.
作者简介
高鹏然（1987-），男，学历：工学博士，工程师，研究方向：新能源电池研究。
影响，还要对氢气的纯度进行有效控制，做到对蜡油
和氢中的杂质进行及时净化处理，以此来降低辣油加强处理工艺的能量消耗。
2.3 蜡油加氢处理效率优化研究 
为了对蜡油加氢处理效率进行优化，可通过以下方式改善。
其一，蜡油加氢处理时，要将混合蜡油加入到加氢的处理反应器中，并借助于高压进料泵进行升压，使得蜡油与预热氢进行混合，达到燃料和产物的热能交换作用，也可降低热能的损耗。之后通过加热炉进行加热处理，在加氢反应器的催化剂作用下可实现加氢脱硫反应。其二，还要在蜡油加氢处理的反应器中加入急冷氢，实现对不同床层温度的控制，确保催化裂化反应正常进行，之后当反应产物通过换热器到达热高压分离器中时，可将底部的油分馏出来，溶解气也可闪蒸出，达到对硫化氢的去除作用。其三，原油中的硫化氢在汽提之后，塔底的油会经过换热器、分馏塔、加热炉等装置，在分馏塔的中段部分通过回流得到汽提后的柴油，塔顶则可对粗制汽油进行回收，塔底留下的物质就是加氢后的蜡油，也就是使用气体脱硫及催化再生装置可将蜡油加氢处理的效率进行提升。同时也可将反应过程中的热量进行再次利用，经
过提纯得到纯度较高的氢气，降低蜡油加氢处理技术的能量损耗，使得石油生产达到节能环保的要求。
3 结束语
蜡油加氢处理工艺技术优化研究具有较为重要的意义和作用，不仅可对已有的蜡油加氢技术进行优化，还可使得蜡油加氢处理工艺更加环保节能化。对蜡油加氢处理工艺技术进行优化，可对催化裂化技术、不同处理过程、处理效率等针对性完善，如催化裂化技术可在原有技术基础上加强对于原料的预处理；也可在蜡油加氢处理的反应器中加入急冷氢来去除硫化氢等。此外，在蜡油加氢处理过程中还要做到使用处理效果最好的装置设备，对原料油采取合理的保护措施等。
参考文献
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[2]祝然，沈本贤.基于结构导向集总方法考察减压蜡油掺炼地沟油催化裂化效果[J].石油学报（石油加工），2014，30（03）：484-492.
作者简介
陈阳（1982-），男，工程师，学士，研究方向：油品加氢。
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