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中国燃料电池产业化发展现状分析

2016-04-05 12:56
苏子言岁月
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  我国政府一直重视车用燃料电池技术的研究和开发,经过科技部“九五”攻关、973计划、“十五”863计划重大专项的经费支持,我国燃料电池的研究开发取得蓬勃发展,在国内已经形成燃料电池的研究热潮,有大约近百家单位,包括大学、研究所、公司在从事燃料电池技术的研究与开发。并且,我国已经在燃料电池的多项核心技术方面取得突破,北京、上海、大连、武汉等城市已经出现燃料电池汽车的试运行,开发水平正在向国际一流水平迈进。

  中国在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破,已经跨入世界先进国家行列。中国政府十分注重燃料电池的研究开发,陆续开发出百瓦级-30kW级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展,开发出60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组,开发出电动轿车用净输出40kW、城市客车用净输出100kW燃料电池发动机,使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。

  2006年2月,国内第一艘燃料电池船由上海海事大学研制成功,该型船可广泛用于旅游、运输、科学考察等领域。燃料电池船是空气与储存在钢瓶中的氢气在“黑匣子”里反应,产生电流直接驱动船舶前行的无污染、低噪声的新型船。这艘无污染排放物的燃料电池船,在上海青浦河中进行航行实测,用14立方米的氢气,可以14公里的时速连续航行5小时,航程达70公里。这艘燃料电池船吸入的是氢气,排出氢氧,经过化学反应产生“纯净水”,因而无污染物排放。该船长4.7米,宽1.7米,吃水0.25米,燃料电池功率为2000W,推进器功率为2马力,可坐两至4人。适合在自然风景区、严格控制污染物排放的江河湖泊作旅游船。经过改进后燃料电池船还可成为运输船、科学考察船。尤其是科学考察使用无污染、低噪声的燃料电池船,能方便地使用先进科考仪器开展科研活动。

  2006年3月,上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的首辆氢燃料电池客车开始在上海市奉贤和市区之间示范运行。这辆氢燃料电池客车是上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的。它在金龙新型高档城市客车的基础上,改变了原有的燃油系统,而在车顶上装配了9个储氢罐,通过燃料电池的化学反应,产生电流驱动汽车,并排出纯净水,其额定功率达到100kW,最高速度可以达到80公里/小时,最大的续驶里程达到300公里以上,可以承载35名乘客。

  目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池,是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后,降低了电池的内阻,提高了有用功率的输出,从而不需要高温的条件实现了中温化,操作温度降到700-500℃。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点,同时降低了成本。这种新型陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景。这种燃料电池将是政府机关、银行、医院等重要单位的高可靠性备用电源,同时也可以在中国广大的山区、海岛、高原、边防哨所等电网难以到达的地方使用。

  中国台湾胜光科技公司(AntigTechnology)和奇宏科技公司(AVCCorporation)声称它们已经开发出一款完全功能的燃料电池,可以用在标准笔记本电脑中。新开发的燃料电池采用可随意使用的甲醇胶囊,它利用化学反应产生电能,一个甲醇胶囊能够提供45W电能,足够笔记本电脑在正常状态下使用8小时。新开发的燃料电池的重量大约为1.7千克,是笔记本电脑重量的一倍。

  中投顾问发布的《2016-2020年中国燃料电池行业投资分析及前景预测报告》中指出,燃料电池车商业化的主要困难在于续航能力。为了使燃料电池车和普通内燃机汽车一样在实际使用中达到500公里以上的续航里程(加一次燃料可以持续行驶的里程),就必须大幅提高燃料箱的贮氢能力。业界正在尝试将储氢罐的压力由35MPa提高至70MPa,以及在高压罐内部使用贮氢合金的方法,但这样却无法避免燃料箱体积和重量增大的问题。管燃料电池组的小型化与长寿命化正在稳步提高,但贮氢箱的性能改善却难以取得进展。燃料电池组在低温下的起动性,以及在高温环境下如何确保输出功率的问题等都是目前仍然存在的技术难题。现在的技术水平下,燃料电池车的可靠性已经不成为量产的障碍。

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