燃料电池在特殊工程车辆领域的应用进展

燃料电池在特殊工程车辆领域的应用进展燃料电池是一种清洁高效的能源利用技术，在特殊工程车辆领域推广应用，有利于实现大气污染物SO₂、NO_x、PM零排放，促进温

燃料电池在特殊工程车辆领域的应用进展 燃料电池是一种清洁高效的能源利用技术，在特殊工程车辆领域推广应用，有利于实现大 SO<sub>2</sub>NO<sub>x</sub>PM 气污染物、、零排放，促进温室气体 CO<sub>2</sub> 减排。综述了燃料电池为动力的矿山车、卡轨车、掉头机车和货运卡车 的应用进展，分析了燃料电池工程车辆替代内燃机车的技术可行性以及由此带来的环保效 益，认为燃料电池工程车辆已经具备了规模化应用的条件。 我国社会经济的快速发展消耗了大量化石能源，带来雾霾和温室气体排放等环境问题。发 展清洁低碳和安全高效的现代能源技术，支撑我国能源结构优化调整，对于促进绿色可持 续发展具有重要意义。 燃料电池是一种清洁高效的发电装置，它通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电 SO<sub>2</sub>NO<sub>x</sub>PM 能，同时生成水和一部分热能，基本不排放、和等 CO<sub>2</sub> 大气污染物，且排放量大幅下降；由于不受卡诺循环限制，燃料电池的 发电效率高，能源利用效率大幅提升。近年来，随着制造成本不断降低、使用寿命逐渐提 高，燃料电池在交通、固定电站和便携电源等领域的应用越来越受到关注；尤其是在电动 汽车领域，世界各国已投入大量资金进行燃料电池汽车的开发和示范应用。 然而，受制于造价较高和加氢设施不足等因素的影响，燃料电池汽车的推广使用进程进展 缓慢，尚无法与内燃机汽车展开竞争。在这一市场背景下，燃料电池在成本敏感度相对较 低且易于建设加氢设施的特殊工程车辆领域的应用受到重视，并有望率先进入实用化。迄 今为止，燃料电池在矿山车、掉头机车、货运卡车和有轨电车等种类的工程车辆上已实现 了示范应用，对大气污染物的减排效果显著，并表现出了一定的技术可靠性和经济性，具 有较好的市场化前景。 1 燃料电池的技术特点 1 燃料电池的发电过程是与热机过程截然不同的电化学反应过程（图）。燃料氢气 H<sub>2</sub>e<sup>-</sup> （）进入阳极发生氧化反应生成电子（）和氢离子 H<sup>+</sup> （），电子经过外电路形成电流，与此同时，氢离子穿过质子交换膜电解 O<sub>2</sub> 质传导至阴极，与鼓入空气中的氧气（）以及回路电子发生反应生成水 H<sub>2</sub>O （）。