在“碳达峰、碳中和”的目标下，新能源市场越来越大，需求也越来越大。氢能因其良好稳定的化学性质、低碳无污染、可持续再生、高能量密度等特点，被视为理想的清洁能源。优可测持续关注新能源行业的发展，致力解决新技术、新应用、新产品的高精密检测难题。下面，小优博士将带您走进新能源的新“宠儿”——氢能的世界。

一、氢能源电池概述

氢能源指的是以氢气为能量载体的一种新能源形式，氢能源电池是一种氢和氧通过化学反应产生电能的新能源电池。

氢和氧在燃料电池中发生化学反应时只会产生水和电流，清洁低碳、没有产生污染气体，实现真正意义上的0排放，而且氢能还具有可再生、高能量密度等优点，因此氢能被誉为“21世纪的理想能源”。

其中，氢能源电池是氢能产业中的核心产品。

二、氢能源电池工作原理

氢能源电池的基本原理是氢氧燃料电池，主要由电解质、催化剂、正极材料、负极材料、质子交换膜、气体扩散层等组成，其工作原理是通过氢气和氧气在阳极和阴极上发生氧化还原反应，从而产生电能。

具体过程是：当氢气通过阳极扩散层进入到阳极催化层时，在催化剂的作用下发生化学反应生成质子H＋和电子e-，同时质子通过质子交换膜到阴极催化层，和氧气、电子发生反应生成水分子，而后电子通过外部电路传递到阴极，形成电流。

三、氢能源电池发展前景

氢能随着各国对新能源、清洁能源的需求不断增长，以及在“碳达峰、碳中和”的背景下，各地纷纷出台政策支持氢能源电池的发展，推动绿色、清洁、低碳、可再生能源发展已然是大势所趋。加上新能源汽车的市场需求越来越大，对新能源电池的性能要求与清洁环保要求也越来越高。

新型催化剂、气体扩散层、质子交换膜等关键材料的研发和应用，进一步提高了氢能源电池的能量转换效率和稳定性，使得氢能源电池成为新能源电池行业的“黑马”。

四、氢能源电池应用领域

目前，氢能源电池主要运用在新能源汽车行业，是氢能应用的先导领域、重要领域。此外还有工业上的固定式利用如：工厂、建筑物、居民楼等的供电、供热等。相比于其他的电动汽车，氢能燃料电池的能量密度更高，使得汽车续航更高，且反应产物是水，绿色低碳无污染。

许多汽车公司如韩国现代、丰田、宝马等均已推出氢能源汽车，大力推广氢燃料电池汽车。我国也发布了相应的规划，指出了氢能在新能源领域中的重要性，推动氢能电池技术的研究与发展。

然而，虽然目前的氢能源电池领域的生产、运输已有一定的技术基础，但是还是有部分问题需要重点关注，比如厂房的环境、电池的安全性能、原材料的选择与把控等。目前，氢能燃料电池的制备成本还是比较高，电池中的反应催化剂和薄膜材料等制作材料价格较高，所以实现全面普及、使用氢能源电池还道阻且长。

五、氢能源电池检测案例

氢能源电池氮化钛薄膜厚度测量：

近期，一家专研新能源电池的厂家计划研发一款氢能源汽车电池，希望能测电池金属钛上的氮化钛类金属化合物薄膜厚度，精度要求1nm。优可测工程师根据客户需求，选用薄膜厚度测量仪AF-3000系列为客户进行检测：

氮化钛薄膜厚度测量

检测得出氮化钛薄膜厚度约为95.4nm，匹配度达0.009081！客户收到检测报告后，表示对测量效果很满意说：“这种专门测量薄膜厚度的测量仪对我们这些专门做新能源电池的大有用处，薄膜厚度会影响电压、内阻、转换效率、安全性等诸多因素，所以电池里的很多层薄膜都需要精准测量，有了这类便携式的测量仪器，我们测量薄膜也更方便、快捷、精准了。”

从测量原理来看，利用分光干涉原理的膜厚仪只能测透光或半透光的薄膜，理论上来说金属材质薄膜和类金属化合物薄膜是不透光的，是无法检测的。

但是如果这个薄膜薄到一定程度，部分材质的薄膜会呈现透光性，这时，薄膜厚度测量仪便可测量出金属材质薄膜和类金属化合物薄膜的厚度。但不同材质、不同厚度的金属薄膜和类金属化合物薄膜，对不同波长的光是否呈现透光性是不确定的。优可测薄膜厚度测量仪AF-3000系列采用氘灯和钨卤素灯，光谱波长MAX覆盖180nm到2400nm！