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21世紀以來，以氫為燃料電池的新能源電池逐漸走進了人們的視野中。燃料電池可以在許多領(lǐng)域中應用，燃料電池的普及會將大的拉動經(jīng)濟發(fā)展,尤其是在汽車行業(yè)。在環(huán)境保護方面，燃料電池不僅可以有效的控制地球的溫室效應和保護環(huán)境，還可以解決現(xiàn)有資源枯竭的能源問題。過去的化石燃料電池將會被大量的氫燃料電池替代，氫燃料電池的研究與開發(fā)已取得重大進展，逐步實現(xiàn)商業(yè)化，目標是廣泛應用于汽車工業(yè)、能源發(fā)電、船舶工業(yè)、航空航天、家用電源等行業(yè)。以氫為主流的能源革命已經(jīng)拉開了序幕。

質(zhì)子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell）是一種有著較高的能量效率和能量密度的新型燃料電池，有著工作溫度低、體積重量小、冷啟動時間短、運行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點使用的質(zhì)子交換膜為固定電解質(zhì)膜，有效避免腐蝕。質(zhì)子交換膜燃料電池在原理上相當于是水電解的逆裝置，電池由陽極、陰極、質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，中間還有催化劑。質(zhì)子交換膜在電池中充當H+的介質(zhì)，只允許H+通過，而電子則從導線通過，那么電子的流動就相當于一直流電源，陽極即電池正極，陰極即電池負極。簡單的原理示意圖：

質(zhì)子交換膜（PEM）之前一直被Nafion的全氟磺酸膜所壟斷，但是這種PEM有著價格高，合成困難，成膜過程中的水解、磺化都容易使電池變質(zhì)等缺點，于是加拿大人研究出了部分氟化的磺酸膜，高壽命，低成本。在我國，也有很多研究單位在開展PEMFC的研究，接近國外水平，技術(shù)已經(jīng)成熟，阻擋其商業(yè)化的主要原因還是在于電池的價格遠遠沒有達到實際應用的要求。

每個單電池層的負載能力是有限的，因此電池會將多個單電池層組合構(gòu)成輸出電壓能滿足實際負載燃料電池堆。電堆運行時，質(zhì)子交換膜需要保持一定的濕度，反應生成的水需要排除。不同形態(tài)的水的遷移、運輸、生成、凝結(jié)對電堆的穩(wěn)定運行都有很大的影響，因此電池的溫濕度控制（水熱管理）是質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)中重要的一部分。通常情況下，電堆均需使用復雜的增濕輔助系統(tǒng)用于增濕質(zhì)子交換膜，以免電極缺水干死導致質(zhì)子交換膜傳遞能力下降；同時又必須及時把生成的水排除。質(zhì)子交換膜一般工作溫度保持在80℃，因此反應氣體進入電堆之前需要預加熱，這一過程通常與氣體的加濕過程同時進行。由此看來，溫濕度控制是PEMFC發(fā)電系統(tǒng)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，下面介紹一款高精度、耐高溫的芯片級溫濕度一體傳感器-HTU21D

優(yōu)點：

完全可互換，無需重新校正

長期飽和后迅速恢復

適合無鉛回流焊等自動化裝配方式

單獨標識，符合嚴格的追溯要求