氫燃料電池是一種通過氫氣和氧氣反應產(chǎn)生電能的裝置。其基本原理是將氫氣和氧氣通過電化學反應轉化為電能，并產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品。與傳統(tǒng)燃燒方式不同，氫燃料電池具有高效、零排放的特點，被認為是未來能源領域的重要方向之一。
一直以來，國內(nèi)氫能應用聚焦燃料電池汽車，但燃料電池汽車的市場化還處于早期階段，應用整體偏少。此外，2023年，呼吁補貼到位的聲音此起彼伏，對終端車企以及燃料電池企業(yè)來說，補貼時間過于滯后，或將影響企業(yè)積極性，另外，第一批示范城市群的補貼也存在暫未到位的情況，這些因素都或將影響燃料電池汽車的發(fā)展情況。
當下，越來越多的企業(yè)開始開拓產(chǎn)品的多元化應用，為氫能找到其他同樣科學有價值的應用。在這一波探索多元化應用浪潮中，不少企業(yè)已選擇燃料電池輕量化應用市場。
燃料電池輕量化應用，一般是指對5kW及以下的燃料電池產(chǎn)品的應用，除了氫能自行車、摩托車，氫能無人機、氫能觀光車等都屬于這一范疇。從目前行業(yè)發(fā)展形勢來看，燃料電池輕量化應用已然“起風”
氫燃料電池輕量化的意義
隨著技術的不斷發(fā)展，氫燃料電池輕量化的研究也取得了一系列的進展材料的研發(fā)和應用是氫燃料電池輕量化的重要方向。
材料方面，目前，研究人員正在探索新的材料，如碳納米管、金屬有機骨架等以替代傳統(tǒng)的重型材料。這些新材料具有重量輕、強度高等特點，可以有效降低電池系統(tǒng)的重量。
氫燃料電池組件的優(yōu)化也是輕量化的重要手段。研究人員通過改進氫燃料電池的結構設計，減少不必要的部件和連接件從而降低整個系統(tǒng)的重量。例如，采用薄膜電解質、減少電極面積等技術可以有效降低電池組件的重量。那么，燃料電池輕量化的難點有哪些呢？
電堆的功率密度提升：這點涉及的內(nèi)容比較多，包括核心的膜、催化劑、擴散層、極板這些關鍵材料和零部件有很大影響，集成工藝和設計對提升電堆功率密度的影響也非常大。
系統(tǒng)的集成度：系統(tǒng)集成和優(yōu)化是實現(xiàn)氫燃料電池輕量化的關鍵。通過優(yōu)化系統(tǒng)的結構和功能，可以提高系統(tǒng)的整體性能，并降低系統(tǒng)的重量。例如，采用智能控制系統(tǒng)、增加能量回收裝置等技術可以提高系統(tǒng)的效率，減少能源的浪費。此外，系統(tǒng)的集成度和整個產(chǎn)業(yè)的配套有很大關系，需要各個子系統(tǒng)和關鍵零部件產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的推動。隨著系統(tǒng)開發(fā)的深入，很多在功能器件上的重疊需要進一步整合，像目前推出的多合一燃料電池控制器，帶氫氣回流的引涉裝置都是為了進一步提升系統(tǒng)的集成度而產(chǎn)生的新的器件。隨著產(chǎn)業(yè)化的持續(xù)深入，必將會有更多集成度更高的新的零部件產(chǎn)生。
燃料電池的工作溫度和散熱能力的提升：燃料電池工作溫度相對較低，在應用時散熱系統(tǒng)占據(jù)了大量的空間，尤其是在近年來重卡等大功率應用場合散熱問題尤為突出，高效的燃料電池散熱技術吸需突破。
氫燃料電池輕量化的應用前景
氫燃料電池輕量化的應用前景廣闊。目前，氫燃料電池已經(jīng)廣泛應用于兩輪車、汽車、無人機、移動電源等領域。
在汽車領域，輕量化是提高氫燃料電池汽車續(xù)航里程的關鍵。隨著氫燃料電池輕量化技術的不斷發(fā)展，汽車的續(xù)航里程將會大大提高，從而促進氫能汽車的普及和推廣。燃料電池汽車的輕量化，既是把控整車重量的技術革新，也是提高燃料電池汽車經(jīng)濟性、推進燃料電池汽車規(guī)?；谋亟?jīng)之路。
在無人機領域，輕量化可以提高無人機的飛行時間和載荷能力。由于無人機的應用范圍越來越廣泛，輕量化技術的應用將會進一步推動無人機的發(fā)展。
在移動電源領域，輕量化可以提高移動電源的攜帶便利性。隨著人們對移動電源需求的增加，輕量化技術將會成為移動電源領域的研究熱點。
在氫兩輪車領域，由于氫能兩輪車在推廣上有貼近消費者生活、市場規(guī)模大、試錯成本較低等特點，在這一波燃料電池探索多元化應用浪潮中，氫能兩輪車行業(yè)正迎來向好的局面。
2023年以來，包括攀業(yè)氫能、捷氫科技、永安行、安泰創(chuàng)明、溯馭技術、氫航科技、氫冉新能源、協(xié)氫新能源、暗流科技等在內(nèi)的10余家企業(yè)蓄力于氫能兩輪車發(fā)展，截止目前年內(nèi)投放氫能兩輪車達1000輛，各企業(yè)后續(xù)計劃投放量不少于14000余輛。
由于目前氫能兩輪車單車成本依舊昂貴，很難在普通消費市場取得突破。氫能兩輪車要實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展，這就需要氫能企業(yè)設計出一套可行的商業(yè)運營模式，充分利用氫能兩輪車在續(xù)航、補能、綜合用能成本、安全性等方面的優(yōu)勢條件，來縮短氫能兩輪車與消費者之間的距離。
當前，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處在降本增效、技術創(chuàng)新以及協(xié)同推進的初期探索階段，氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同聯(lián)動效果還未完全顯現(xiàn)出來，同時氫兩輪車應用難題如何突破？氫兩輪車用固態(tài)儲氫技術進步空間在哪里？氫能應用何時能夠真正落地等問題逐步顯現(xiàn)。
資料來源于：氫能源與燃料電池
