【康沃真空網(wǎng)】燃料電池是什么  

　　作為如今實(shí)現(xiàn)氫能應(yīng)用的核心技術(shù)，燃料電池技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)的主要課題。那么究竟什么是燃料電池呢？

　　燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。它由由兩塊端板組成，在這兩塊端板之間組裝了大約400塊雙極板。導(dǎo)電雙極板將陽(yáng)極與相鄰電池的陰極連接起來(lái)，一側(cè)是氧氣氣體通道，另一側(cè)是氫氣氣體通道。在雙極板內(nèi)部有一個(gè)冷卻劑通道，含有低傳導(dǎo)性的冷卻劑。

　　電池工作時(shí)，氫分子在陽(yáng)極一側(cè)的鉑金催化劑上被分裂成質(zhì)子和電子。由于膜電解質(zhì)層只允許帶正電的氫離子通過(guò)，電子必須通過(guò)電纜走到陰極，從而產(chǎn)生電荷，用來(lái)提供動(dòng)力和熱量。作為反應(yīng)的結(jié)果，水在陰極由質(zhì)子、電子和氧氣結(jié)合形成。

▲ 燃料電池工作原理圖

　　燃料電池反應(yīng)化學(xué)方程式：

　　丨陽(yáng)極反應(yīng)：H2(g)=2H+(aq)+2e-

　　丨陰極反應(yīng)：2H+(aq)+1/2 O2(g) +2e-=H2O

　　丨總反應(yīng)：H2(g)+ 1/2 O2(g)= H2O（放熱）

　　相比于傳統(tǒng)發(fā)電電池系統(tǒng)，燃料電池具有發(fā)電效率高（理論發(fā)電效率可達(dá)到85%~90%），環(huán)境污染?。O大減少二氧化碳的排放量），比能量高（液氫燃料電池的比能量是鎳鎘電池的800倍），輻射少，燃料范圍廣（含有氫原子的物質(zhì)都可作為燃料），可靠性高，噪音?。ㄟ\(yùn)行沒(méi)有移動(dòng)部件，更加安靜可靠）等突出優(yōu)勢(shì)，未來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣闊。

　　燃料電池與真空檢漏  

　　然而，氫氣屬于易燃?xì)怏w，從高壓氫氣罐、氫氣管道和氫氣再循環(huán)系統(tǒng)，到產(chǎn)生電能的雙極板和小尺寸的儲(chǔ)能鋰離子電池（用作能量的臨時(shí)儲(chǔ)存），燃料電池汽車內(nèi)部的許多部件必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的泄漏檢測(cè)過(guò)程，以確保成品汽車滿足高水平的安全、操作性能和環(huán)保要求。這里就需要真空檢漏技術(shù)一展身手了。

　　● 燃料電池系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)：

▲ 燃料電池電動(dòng)汽車 (FCEV) 的主要部件

　?、?通過(guò)采用示蹤氣體檢漏、微流檢漏或兩者結(jié)合的方式，可以根據(jù)個(gè)性化需求定制雙極板的氣密性控制；

　?、?燃料電池堆組裝后，泄漏檢測(cè)對(duì)于后續(xù)生產(chǎn)流程至關(guān)重要。可以通過(guò)整體微流測(cè)試方法或局部示蹤氣體測(cè)試，檢查電池堆完整性，包括單個(gè)電池機(jī)械損傷以及夾緊裝置的均勻力度分布；

　?、?儲(chǔ)罐材料和燃料電池中使用的密封件必須經(jīng)過(guò)特性分析和泄漏測(cè)試；

　?、?氫回路中的許多組件，如噴射閥或循環(huán)泵，都要經(jīng)過(guò)泄漏測(cè)試。

　　● 電池堆的泄漏檢測(cè)

　　燃料電池的泄漏會(huì)發(fā)生在內(nèi)部或外部的環(huán)境中。壓力梯度決定了泄漏的方向（從高壓到低壓）。因此，泄漏的影響分為：①對(duì)泄漏產(chǎn)生的通道的影響，②對(duì)被外來(lái)介質(zhì)污染的通道的影響。

▲ 燃料電池堆的泄漏情況：每個(gè)通道有三種不同的泄漏可能性，一種是向環(huán)境泄漏，另兩種是進(jìn)入其他介質(zhì)通道

　　● 燃料電池泄漏的影響：

　　① 泄漏到環(huán)境中，氫氣會(huì)積累成爆炸性的混合氣體；

　?、?冷卻劑的泄漏可能導(dǎo)致電氣短路；

　?、?氫氣和氧氣泄漏到冷卻通道中會(huì)形成氣泡，過(guò)熱并損壞泵體；

　?、?冷卻劑進(jìn)入氫氣或氧氣回路，就形成堵塞，影響工作效率；

　　⑤ 氫氣和氧氣通道之間泄漏會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失控。

　　綜上所述，針對(duì)不同部件的檢漏，應(yīng)定義合理的泄漏率，并且選擇正確的測(cè)量方向和方法。并非所有檢漏方法都需要真空，例如，微流或氣泡測(cè)試測(cè)量只需在周圍空氣環(huán)境下基于空氣即可。但是，如果需要檢測(cè)的泄漏率小于10-5 mbar l/s，則基于空氣的方法確實(shí)會(huì)遇到局限或困難。

　　普發(fā)真空為燃料電池開發(fā)高質(zhì)量檢漏方案  

　　作為國(guó)際先進(jìn)的真空技術(shù)供應(yīng)商，普發(fā)真空從21世紀(jì)初就前瞻到氫燃料汽車的市場(chǎng)前景，并與全球知名汽車制造商合作，在氫動(dòng)力汽車原型上進(jìn)行了嚴(yán)格的氫管道泄漏檢測(cè)。

　　普發(fā)真空還致力于氫燃料站的開發(fā)，助力氫燃料汽車的快速發(fā)展。因此，無(wú)論是針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的泄漏檢測(cè)，還是針對(duì)燃料電池系統(tǒng)的泄漏檢測(cè)，普發(fā)真空都積累了廣泛的經(jīng)驗(yàn)。

▲ 適用于燃料電池的泄漏檢測(cè)方法概述

　　根據(jù)行業(yè)所需，普發(fā)真空提供了整套基于示蹤氣體如氦氣、合成氣體或空氣檢漏系統(tǒng)所需的所有組件。例如 HiPace 渦輪泵或通用型 HiLobe 羅茨泵，可構(gòu)成氦氣或氫氣檢測(cè)（ASI 35）或基于空氣（E-PDQ）的高靈活模塊化檢漏儀以及其他真空組件。