氫的產業風口愈吹愈勁，各路資本正加強產業布局。不過，氫能裝備中有八項卡脖子技術被認為是限制整個氫能行業的關鍵技術，分別是氫燃料電池中的催化劑、擴散層、質子交換膜、膜電極、雙極板、電堆以及上車之后的系統中的空氣壓縮機、氫循環泵。

　　一、燃料電池電堆

　　燃料電池電堆是燃料電池發電系統的核心，由多個單體電池以串聯方式層疊組合構成。將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。

　　二、膜電極

　　作為燃料電池電堆的“心臟”，膜電極很大程度上決定著電堆的性能水平。其結構上由質子交換膜、催化劑和氣體擴散層三大基礎部件構成，是多項物質傳輸和電化學反應唯一場所，決定著電堆性能、壽命和成本的上限，高性能、長壽命、低成本的膜電極對于加速氫燃料電池商業化進程具有重要的意義。目前膜電極占據電堆成本的60-70\%左右，其成本主要由質子交換膜、催化劑和氣體擴散層構成。

　　三、質子交換膜

質子交換膜工作原理

　　質子交換膜(proton exchange membrane，縮寫為PEM)是一種離子聚合物的半透膜，設計用于質子傳導隔絕氧或氫。能傳遞質子但對電子絕緣，起到傳導氫離子、隔絕燃料和氧化劑、阻斷電子的作用。因此，PEM決定了燃料電池的性能、穩定性和耐久性，必須具備以下六種基本性能：質子導電率、穩定性、透氣性、吸水性、水電滲透性以及力學強度。

　　四、雙極板

　　燃料電池雙極板的作用是傳導電子、分配反應氣并帶走生成水。雙極板作為質子交換膜燃料電池( PEMFC) 的重要組成部分，質量約占電堆的 80\% ，成本約占 38\% ，幾乎占據了電堆的所有體積。因此，其材料的選擇與 PEMFC 電化學性能密切相關，主要集中在石墨、金屬和聚合物復合材料方面。

　　五、催化劑

　　催化劑是質子交換膜燃料電池的核心部件，分別是陽極催化劑和陰極催化劑。陽極催化劑催化反應為H氧化反應，陰極催化劑反應為O還原反應。H氧化反應經歷的是兩電子反應，而O還原反應經歷的是四電子反應，電子轉移步驟多且復雜，制約整個反應速度。良好的催化劑應該具有良好的催化活性、高質子傳導率、高電子傳導率和良好的水管理能力、氣體擴散能力。

　　六、氣體擴散層/碳紙

　　氣體擴散層位于流場和催化劑層之間，是支撐催化劑層和收集電流的重要結構，同時為電極反應提供氣體、質子、電子和水等多個通道，對燃料電池的耐久性和可靠性具有非常重要的意義。

　　七、空氣壓縮機

　　海德韋爾空壓機

　　燃料電池工作系統的運行離不開空壓機對其提供的壓縮空氣，空壓機的性能直接影響著整個燃料電池系統的壓縮比、效率、噪聲等重要性能指標。

　　八、氫循環泵

　　瑞驅科技循環泵

　　氫氣循環泵的主要作用：

　　將燃料電池堆出口未反應的氫氣再循環至燃料電池堆入口，從而提高氫氣的利用率以及用氫安全;

　　將燃料電池堆內部由于電化學反應生成的水循環至氫氣入口，起到給進氣加濕的作用，改善燃料電池堆內的水潤水平，提高了水管理能力，進而提升燃料電池堆的輸出特性;

　　由于氫氣循環泵對進氣的加濕作用，使得氫氣入口省去了額外的加濕系統，使得燃料電池系統更加精簡。

　　氫氣循環泵雖然本質上是一個氣泵，但由于其特殊的應用場景，導致氫氣循環泵的開發面臨很多技術難題。

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