燃料電池發(fā)展情況怎么樣了？

自從燃料電池發(fā)明以來到現(xiàn)在，燃料電池的種類已有十幾種，因此燃料電池發(fā)展情況進度是人們比較關(guān)注的核心問題。下面我們就來看看燃料電池發(fā)展情況吧。

燃料電池主要包括電池組件和燃料兩個部分。按原材料分為以下幾種燃料電池：

1、堿性燃料電池（AFC）

發(fā)展速度最快，主要為空間任務(wù)，包括給航天飛機提供動力和飲用水；

堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell）是最早研究成功并得以應(yīng)用的燃料電池。20世紀60年代初期，堿性燃料電池用于阿波羅航天飛機，這是堿性燃料電池首次出現(xiàn)在實際應(yīng)用中，它展現(xiàn)出高比功率、高能量轉(zhuǎn)化效率和運行高度可靠的特點。

在AFC中，濃KOH溶液既當作電解液，又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽極傳遞OH-的作用，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，以其成本低，易溶解，腐蝕性低，而成為首選電解質(zhì)。導電離子為OH-，燃料為氫

AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過渡金屬鎳、鉆、錳等。

主要問題：雖然這些示范性堿性燃料電池系統(tǒng)大多性能卓越，但是，諸如成本、易操作性、堅固耐用性以及安全等問題卻很難解決。

a.由于空氣中含有CO2，一旦電解液與含有CO2的氣體接觸，電解液中就會生成碳酸根離子，如含量超過30%，輸出功率便會急劇下降。因此必須配置CO2除去裝置，這樣勢必要提高造價。

b.為保持一定的電解液濃度，需要進行適當?shù)目刂?，因而使系統(tǒng)復雜化，成本增高。

C.由于低溫工作，所以廢熱利用困難。另外，冷卻裝置也比高溫工作的燃料電池溫差小，因此體積變大。

2、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）

已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應(yīng)用；

（1）國內(nèi)質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展歷程：

1958年，天津電源研究所最早開展了燃料電池的研究。

“九.五”計劃期間，科技部863計劃將燃料電池技術(shù)列為國家重大科技攻關(guān)項目，中國燃料電池技術(shù)研究開始進入快速發(fā)展階段。

“十.五”、“十一.五”期間，科技部863計劃重點支持燃料電池汽車和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。

近幾年，中國從事燃料電池技術(shù)研究的單位增加很快，已有60多家，多數(shù)針對PEMFC技術(shù)?！熬?五”、“十.五”和“十一.五”期間，中國政府投入約20億元支持新能源汽車動力技術(shù)研究、開發(fā)和示范運行。

GEF/UNDP燃料電池公共汽車示范項目、2008北京奧運會和2010上海世博會成為燃料電池車在中國示范運行的好機會。

“十二.五”期間，科技部863計劃重點支持面向示范以及下一代的車用燃料電池系統(tǒng)開發(fā)，以及燃料電池作為備用電源的示范應(yīng)用。

（2）燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀

燃料電池可提供多樣化的能源解決方案，將來極有可能替代傳統(tǒng)的電源供應(yīng)裝置，如電池、內(nèi)燃機。燃料電池的應(yīng)用及其廣泛，從家庭供電供熱、移動電子設(shè)備供電到汽車動力推進系統(tǒng)。

根據(jù)燃料電池的應(yīng)用方式，一般分為移動型（Portable）、固定型（Stationary）、交通運輸型（Transport）；

2010年，全球燃料電池總出貨量同比增長40%，達到了創(chuàng)歷史記錄的23萬套，其中，移動型燃料電池約占總出貨量的95%。值得注意的是，

2010年全球銷售的燃料電池中有超過97%使用的是PEMFC，即質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，該類型燃料電池被認為最適合應(yīng)用于新能源汽車。

3、磷酸燃料電池（PAFC）

磷酸燃料電池（PAFC）作為中型電源應(yīng)用進入了商業(yè)化階段，是民用燃料電池的首選；既可用于大規(guī)模發(fā)電，也可作為醫(yī)院或居民區(qū)供電、汽車動力以及不間斷電源等，其中同時提供電和熱水被認為是PAFC的最佳應(yīng)用方式。PAFC由于其優(yōu)良的性能而受到高度重視發(fā)展非常迅速.開始步入商業(yè)化階段。

PAFC系統(tǒng)性能，如能量密度、壽命等，經(jīng)過世界一各研究機構(gòu)的努力，已達到一定水平。在日本，累積運行發(fā)電時間超過1萬小時的PAFC發(fā)電裝置已有5臺。大板煤氣公司40kw水冷式PAFC發(fā)電裝置已累積運行達15588h，是目前世界上累積運行時間最長的燃料電池電站。燃料電池電站連續(xù)運行時間最長的紀錄則由日本東京電力公司創(chuàng)造，為3246h，該裝置在東京火力發(fā)電所內(nèi)，屬于200kw水冷式PAFC電站。然而，與商業(yè)化要求的性能指標相比，目前的PAFC性能、可靠性與壽命均未達到。對于一般商業(yè)化發(fā)電裝置，累積運行時間必須超過4萬h，最終日標為6萬h以上。

從電池的能量密度來看，目前世界上輸出能量等度最高的燃料電池是設(shè)在日本關(guān)西電力公司甲試驗所內(nèi)的50kw水冷式PAFC電站。其能量密度為4.9kw/m³。

現(xiàn)在，一般的燃料電池電流密度為150一200mA/m²，今后的目標應(yīng)在350mA/cm²以上。

4、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）

已完成工業(yè)試驗階段；

MCFC屬高溫燃料電池，與低溫燃料電池相比，MGFC的成本和效率很有競爭力，概況起來有四大優(yōu)勢：

①在工作溫度下，MCFC可以進行內(nèi)部重整燃料，例如在陽極反應(yīng)室進行甲烷的重整反應(yīng)，重整反應(yīng)所需熱量由電池反應(yīng)的余熱提供；

②MCFC的工作溫度為650~700℃，其余熱可用來壓縮反應(yīng)氣體以提高電池性能，也可以用于供暖；

③燃料重整時產(chǎn)生的CO可以作為MCFC的燃料，且由于MCFC為高溫燃料電池，不會受到CO的中毒催化劑的威脅；

④催化劑為鎳合金，不使用貴金屬。

MCFC適用于建立高效、環(huán)境友好的電站，它的特點是電池材料價廉，電池堆易于組裝，效率為40%以上，同時具有噪聲低、無污染、余熱利用價值高的優(yōu)點。

這種電池需要較長的時間方能達到工作溫度，因此不能用于交通運輸。

MCFC單體與電池堆的制造工藝，經(jīng)幾十年的努力，己得到很大改進。

作為工業(yè)或民用的較大規(guī)模發(fā)電裝置，技術(shù)也趨于成熟，其中以天然氣為燃料的兆瓦級電廠已達到商品化程度，以煤制氣為燃料的更大規(guī)模的電廠現(xiàn)正加緊研究，實現(xiàn)100年前用煤作電池燃料的理想已為期不遠。

5、起步較晚的固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC）

作為發(fā)電領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的燃料電池，是未來大規(guī)模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對象，100kW管式SOFC電站已經(jīng)在荷蘭運行，Siemens和三菱重工都進行了SOFC發(fā)電系統(tǒng)的試驗研究。相比之下，SOFC、MCFC和PEMFC會是最有前景的技術(shù)路線。