▌燃料動力電池的出現與原理

燃料動力電池目前已經在多個領域都進行了應用嘗試，雖然說法上是一種新型電池，其實它的出現并不新，早在1839年，英國物理學家威廉格羅夫就制作了世界上第一個燃料動力電池。上世紀60年代，燃料動力電池就在太空探索領域發揮了一定用途。

雖名為燃料動力電池，但其出現電量的方式并不是像內燃機相同使燃料燃燒出現能量，而是在電池內部讓燃料與氧或其他催化劑進行氧化還原反應，從而把燃料的化學能轉化為電能。其中最常見的燃料為氫，除了氫以外，一些碳氫化合物例如天然氣、醇、和甲烷等有時也會作燃料使用。

雖然燃料不同，但大部分燃料動力電池的工作原理和工作模式都差不多。

燃料動力電池內部重要由三個相鄰區段組成：陽極、電解質和陰極。兩個化學反應發生在三個不同區段的界面之間。用初中生的化學語言來簡單描述燃料動力電池的工作原理，就是消耗燃料與氧發生反應，最終出現水、二氧化碳等以及電能。

燃料動力電池原理圖

在陽極上，通常要用催化劑將燃料氧化，使燃料變成一個正電荷的離子和一個負電荷的電子。然后通過經特殊處理的電解質溶液或特殊的膜將電子和離子隔離，讓離子通過電解質，阻隔電子，接著讓被釋放的電子穿過一條電線，因而出現電流。離子通過電解液前往陰極。一旦達到陰極，離子與電子團聚，并且與氧氣反應，從而出現水或二氧化碳。

▌燃料動力電池的分類和應用

目前主流的燃料動力電池按電解質種類可分為重要為以下五種：堿性燃料動力電池（AFC）、磷酸型燃料動力電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料動力電池（MCFC）、固體氧化物燃料動力電池（SOFC）、質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）。除此外還有一些類似于再生氫氧燃料動力電池(RFC)、直接醇類燃料動力電池（DMFC）等不常見的燃料動力電池。

燃料動力電池大致分類

根據業內人士介紹，現在市面上最有發展前景的兩種就是質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）和熔融碳酸鹽燃料動力電池（MCFC）。目前應用最多的就是質子交換膜的電池，這種電池要石墨烯作為介質膜，然后用經過納米技術處理的鉑金等貴金屬做催化劑，從而制成一個反應片，每個反應片能夠出現0.7~0.9V的電壓，假如想使用大功率，只需把反應片組合起來變成一個增壓后的氫燃料電堆即可。其中質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）工作溫度為100℃以內，功率輸出比較低，最適合用于消費級的電池需求，從電動汽車、無人機甚至于電腦、手機等，都可能實現使用質子膜燃料動力電池來進行供電。

此外，很多業內人士也重點提到了熔融碳酸鹽燃料動力電池（MCFC），因為MCFC結構比較復雜，因為它們的運行溫度高導致啟動時間緩慢，這使MCFC系統不適合移動應用，比較合適定位于固定式燃料動力電池，由于其功率輸出也很高，所以更適合作為發電系統來使用。

▌燃料動力電池的優劣勢

優勢

氫燃料動力電池優勢十分突出，這也就是為何很多從業者對其未來的發展持樂觀態度：

氫燃料動力電池可以不間斷的供應穩定電力，直至燃料耗盡，并且在燃料耗盡之后，能夠快速補充燃料，再次進行供電，能有效提升作業的效率。

相對鋰離子電池來說，氫燃料動力電池更能適應環境，在環境溫度非常低的情況下不會出現鋰離子電池那種斷電的情況。

壽命長，一般氫燃料動力電池都比鋰離子電池的使用壽命長幾十倍。

氫燃料動力電池非常的環保，其消耗氫燃料出現的排放物只是水或二氧化碳等物質，并且待電池報廢后，其中的膜和催化劑等材料都是可回收再利用的。

劣勢

雖然有強于其他動力源的很多優勢，但氫燃料動力電池的劣勢也非常明顯：

成本太高。據業內人士介紹，制作質子膜電池中膜的材料為石墨烯，目前市面上石墨烯的成本要近1000美金1克，另外催化劑要用一些稀有的貴金屬，這些金屬本身的價值高昂不說，還要做納米技術處理，這就更加提升了成本。

氫燃料源不易取得，目前加氫站的發展還處于萌芽階段，雖然現在市面上也有很多能夠買到氫氣的渠道，但是往氫燃料動力電池中加料要一種特殊的加壓設備，這種設備也并不是很普及。

另外，燃料的運送要的標準也很高，不便于消費者移動和攜帶。

氫燃料動力電池的安全性也飽受業內人士質疑，由于氫的易燃易爆性，加之氫燃料動力電池工作是會出現的溫度也過高，更新增了其發生事故的幾率。

綜合來看，目前氫燃料動力電池的發展并不是很成熟，記者咨詢了很多無人機的從業者，雖然其中很多人都承認氫燃料動力電池是趨勢，但就目前來說，他們對其還是報一定的悲觀態度，認為還不適合作為無人機的動力。當然也不乏一些對氫燃料動力電池信心十足的從業者覺得，氫燃料動力電池的缺點瑕不掩瑜，很快就能發展成熟。