燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和輔助設(shè)備組成。

發(fā)達(dá)國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的研究與開發(fā)，現(xiàn)在已取得了許多重要成果，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)而廣泛應(yīng)用于發(fā)電及汽車上。

燃料電池關(guān)鍵材料催化劑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)難題，已被清華大學(xué)氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室與武漢一家科技公司的聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克。目前，該催化劑獲得17項(xiàng)專利，產(chǎn)能達(dá)到每天1200克，且價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品一半。

催化劑作為燃料電池核心材料，其綜合性能與國產(chǎn)化直接關(guān)系到我國燃料電池技術(shù)的核心競爭力及其產(chǎn)業(yè)化前景。但相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)一直掌握在西方少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中，催化劑核心材料長期依賴進(jìn)口的高成本現(xiàn)狀，制約了我國氫能產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國燃料電池行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，燃料電池主要分為六種類型，其中PAFC、DMFC、PEMFC這三種類型使用鉑系金屬催化劑。

2015年，清華大學(xué)與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司開展校企深度合作，聯(lián)合利用清華大學(xué)催化劑制備工藝開展Pt／C催化劑的量產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)。目前，催化劑產(chǎn)能達(dá)到1200克／天的規(guī)模，可滿足40臺(tái)36kW燃料電池電堆使用，并具備大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件。該系列成果徹底打破少數(shù)國家對(duì)該技術(shù)的長期壟斷，且價(jià)格僅為同類進(jìn)口產(chǎn)品一半。

催化劑系列化產(chǎn)品已應(yīng)用在中科院、高校和多家燃料電池公司的燃料電池電堆中。今年底，采用該催化劑生產(chǎn)的氫燃料電池可達(dá)1000臺(tái)。

攻關(guān)團(tuán)隊(duì)帶頭人、清華大學(xué)氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室主任王誠表示，下一步團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升催化劑的各項(xiàng)指標(biāo)，提高對(duì)硫化物、氮化物等雜質(zhì)的耐受性，為我國燃料電池國產(chǎn)化不斷注入強(qiáng)大動(dòng)力。

工業(yè)化和商業(yè)化的絕大多數(shù)問題都可以歸結(jié)到成本之上，燃料電池亦不例外。近10年來，燃料電池的成本控制一直是研究機(jī)構(gòu)和實(shí)業(yè)界最重要的目標(biāo)之一。

燃料電池屬于清潔能源的一部分，由于其反應(yīng)過程就是無污染的水反應(yīng)，反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生污染物，其主要污染物來自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相對(duì)于普通火力發(fā)電的空氣污染以及傳統(tǒng)電池的重金屬污染而言，燃料電池對(duì)環(huán)境的污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低。

燃料電池的高效率、無污染、建設(shè)周期短、易維護(hù)以及低成本的潛能將引爆21世紀(jì)新能源與環(huán)保的綠色革命。如今，在北美、日本和歐洲，燃料電池發(fā)電正以急起直追的勢頭快步進(jìn)入工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的階段，將成為21世紀(jì)繼火電、水電、核電后的第4代發(fā)電方式。燃料電池技術(shù)在國外的迅猛發(fā)展必須引起我們的足夠重視，現(xiàn)在它已是能源、電力行業(yè)不得不正視的課題。