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燃料電池(Fuel Cell)最早可追溯到1839年英國William Grove進行的水逆電解反應時所發(fā)明的技術(shù)，至于其真正的實用化，則直到20世紀60年代才實際應用在航天及太空上。到20世紀80年代，在環(huán)保、節(jié)能等全球議題帶動下，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，燃料電池開始進入民用市場，到20世紀90年代后期燃料電池技術(shù)新專利不斷產(chǎn)生。近年，在低碳經(jīng)濟的全球背景下，燃料電池研發(fā)和商業(yè)化進程有加快趨勢。 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能高效率(37~70%)地轉(zhuǎn)換成化學能的電源產(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)境負荷小(低污染)、低噪音的特點，故其不僅適合用于中央電廠和區(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，在國際領(lǐng)先企業(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病：一是儲存于燃料中的化學能必需首先轉(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)。燃料電池十分復雜，涉及化學熱力學、電化學、電催化、材料科學、電力系統(tǒng)及自動控制等眾多學科相關(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。同時燃料電池的碳氫燃料目前還無法直接利用，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)的不足也極大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、復雜路況下的性能衰減，維護費用較高。 加氫網(wǎng)絡：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。 燃料電池投資分析 通過對比不同類型電池性能和應用后，賽迪創(chuàng)新投資認為雖然目前鉛酸、鎳氫電池在動力電池領(lǐng)域占據(jù)主導地位，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，可減輕溫室效應使全球氣候變暖，符合當前低碳經(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ΑＨ绻剂想姵卦诩夹g(shù)上有突破的話，燃料電池將有很大的發(fā)展空間。 |
