燃料電池(Fuel Cell)zui早可追溯到1839年英國William Grove進(jìn)行的水逆電解反應(yīng)時所發(fā)明的技術(shù),至于其真正的實用化,則直到20世紀(jì)60年代才實際應(yīng)用在航天及太空上。到20世紀(jì)80年代,在環(huán)保、節(jié)能等議題帶動下,美國、日本、加拿大、韓國及西歐各國等數(shù)百家公司及研究機構(gòu)積極投入,燃料電池開始進(jìn)入民用市場,到20世紀(jì)90年代后期燃料電池技術(shù)新不斷產(chǎn)生。近年,在低碳經(jīng)濟的背景下,燃料電池研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程有加快趨勢。 燃料電池定義 燃料電池是一種在等溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能率(37~70%)地轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的電源產(chǎn)品;由于所使用的主要是氫氣、醇類等燃料,且轉(zhuǎn)動的組件極少,具有對環(huán)境負(fù)荷。ǖ臀廴荆、低噪音的特點,故其不僅適合用于*電廠和區(qū)域分散電廠發(fā)電,亦可作為交通運輸工具(例如電動汽車、電動機車及電動自行車等)的動力電源,近年來,在企業(yè)的積極投入研發(fā)推動下,具有成為便攜式電子產(chǎn)品下一代動力電池的潛力。 燃料電池的主要特性 傳統(tǒng)能源利用方式主要有兩大弊。阂皇莾Υ嬗谌剂现械幕瘜W(xué)能必需首先轉(zhuǎn)變成熱能后才能被轉(zhuǎn)變成機械能或電能,受卡諾循環(huán)及現(xiàn)代材料的限制,在機端所獲得的效率一半以上被浪費;二是傳統(tǒng)的能源利用方式給今天人類的生活環(huán)境造成了巨量廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。 多年來人們一直在努力尋找既有較高的能源利用效率又不污染環(huán)境的能源利用方式,而燃料電池就是比較理想的發(fā)電技術(shù)。燃料電池十分復(fù)雜,涉及化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、電催化、材料科學(xué)、電力系統(tǒng)及自動控制等眾多學(xué)科相關(guān)理論,具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點。 燃料電池發(fā)展瓶頸 燃料電池與其他動力相比雖然有許多優(yōu)點,但是也面臨成本過大、造價偏高的問題。例如車用質(zhì)子交換膜燃料電池成本中貴金屬催化劑約占40%,質(zhì)子交換膜約占35%,這兩者的造價都很昂貴。另外,燃料電池的啟動速度與內(nèi)燃機引擎還有差距,燃料電池的反應(yīng)性和穩(wěn)定性二者存在不可兼得的矛盾。同時燃料電池的碳?xì)淙剂夏壳斑無法直接利用,除甲烷外均須經(jīng)轉(zhuǎn)化器處理產(chǎn)生純氫才可以應(yīng)用。此外,儲氫技術(shù)的制約和加氫充氣站基礎(chǔ)建設(shè)的不足也*地制約了燃料電池的推廣。 總而言之,燃料電池在以下幾個方面有待突破。 燃料電池使用成本:(1)燃料電池使用貴金屬鉑作為催化,且鉑極易因一氧化碳中毒喪失活性;(2)氫氣制取成本高,每公斤氫氣價格為汽油的數(shù)倍,儲運難度大,氫氣儲運成本高;(3)燃料電池的穩(wěn)定性、壽命、復(fù)雜路況下的性能衰減,維護(hù)費用較高。 加氫網(wǎng)絡(luò):氫氣常溫常壓下是易燃易爆的氣體,且很難液化。氣體狀態(tài)下,能量密度低(680 個大氣壓下的氫氣氣體,能量密度僅為一加侖汽油液體的14%)。氫能基礎(chǔ)設(shè)施落后,短時間內(nèi)難以組成一個像加油站一樣的網(wǎng)絡(luò)。 燃料電池投資分析 通過對比不同類型電池性能和應(yīng)用后,賽迪創(chuàng)新投資認(rèn)為雖然目前鉛酸、鎳氫電池在動力電池領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,但由于污染性和續(xù)航能力等問題,傳統(tǒng)的鉛酸、鎳氫電池將逐漸被淘汰。隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟,制造成本和安全性能的逐漸提高,鋰離子電池在未來五到十年內(nèi)將是動力電池發(fā)展的主流方向。 但是,鋰離子電池存在下游原料供應(yīng)短缺、電池安全穩(wěn)定性差等方面問題。而燃料電池是一種純正的綠色清潔能源,可減輕溫室效應(yīng)使氣候變暖,符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟的需要,同時氫氣等燃料供給來源途徑廣闊,燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿。如果燃料電池在技術(shù)上有突破的話,燃料電池將有很大的發(fā)展空間。 地址:上海市共康路1018號 :200443 :徐壽平 :86- 86-
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