【原】為什么說氫燃料電池中的電堆是組成燃料電池的關鍵核心部件

國家發改委和國家能源局聯合發步的“氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）”中明確了氫能是未來我國能源體系的重要組成部分、用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

氫能具有燃燒熱值高，能量密度大的特點，氫能燃燒熱值高達143MJ/kg，約為汽油、柴油、天然氣的2.7倍。

氫在常溫常壓下為氣態，在-252.7°C時，可成為液氫，氫能燃燒的最終產物是水，是世界上最干凈的能源。

氫燃料電池技術，被世界廣泛認為是利用氫能解決未來人類能源危機的終極方案，氫燃料電池由電堆、電控、供氫裝置、供空氣裝置等部件組成，氫燃料電池中的電堆是組成燃料電池的關鍵核心部件。

燃料電池電堆是由多個燃料電池單體以串聯方式層疊組合構成，雙極板和膜電極是電堆的兩大主要組成部分。雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。

電堆工作時，氫氣和氧氣分別經電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經雙極板導流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。

雙極板的極板一面是陽極，另一面是陰極，雙極板具有電池之間的連接和電池間的隔離作用。雙極板上有提供氫氣和氧化劑（空氣）的通道，確保反應氣體均勻分配到電極各處以及將反應后剩余的氣體和反應產生的水排出電池外。

膜電極組件將質子交換膜、催化層、擴散層集成一體，兼有隔膜和電解質的作用，其電解質的作用是僅使質子通過，阻止電子通過，這樣就迫使電子只能通過外部電路向外輸出做功。

其隔膜作用就是阻止陰陽極之間氣體相通，防止氫氧混合發生爆炸。膜電極是電堆的核心部件，決定了電堆的性能及壽命指標。

催化層的作用是提供氫氣和氧化劑發生電化學反應產生電流的場所，催化劑是影響氫燃料電池極化活化的主要因素。

目前氫燃料電池多采用貴金屬鉑（Pt）作催化劑，Pt及其合金在強酸性電解質中具有較高的穩定性和催化活性，但是其成本在整個氫燃料電池中占60%比例左右。

氣體擴散層敷設在質子交換膜和催化劑的兩面，用來提供氣體從流道擴散到催化層的通道，同時也對燃料電池的催化層起支撐的作用。