孙建起，耿亮，郭晓飞，杨郝楠，李嘉欣

（石家庄学院物理与电气信息工程学院，河北石家庄050035）

太阳能-氢燃料电池系统性能研究

孙建起，耿亮，郭晓飞，杨郝楠，李嘉欣

（石家庄学院物理与电气信息工程学院，河北石家庄050035）

氢燃料电池因其来源广泛、无污染、转换率高而成为能源领域关注的焦点.以质子交换膜氢燃料电池作为研究对象，通过对其发电过程原理分析及理论计算，阐明了太阳能-氢燃料电池在太阳能发电（光能－电能转换），电解水制取氢气（电能－氢能转换），燃料电池发电（氢能－电能转换）的整个能量转换过程.结果显示：质子交换膜氢燃料电池的转换率可达36.42%，实际制氢量与理论计算值误差小于5%.

太阳能；氢燃料电池；质子交换膜；输出特性

0 引言

太阳能是一种无处不在、来源丰富且无任何环境污染的可再生能源.中国拥有丰富的太阳能资源，太阳能年总辐射量大于1 050 kWh/m2的地区占国土面积的96%以上[1].

太阳能-氢燃料电池发电系统是以太阳能发电对水进行分解，将产生的氢和氧通过电化学反应产生电能的一种新型能源[2]，因能源来源广泛、能量转换效率高，并且在整个转换过程中无污染，因此各国都致力于对其进行开发及应用。在未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤、石油和天然气，而氢燃料电池将成为取代汽油、柴油和化学电池的清洁能源.

目前，日本、韩国等相继推出了氢燃料能源汽车，其中日本丰田公司的Mirai在整个行驶过程中，排放出来的只有水或者水蒸气，完全没有CO2等温室气体；……