燃料电池范文

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采用氢能源是当前世界公认的可代替石油能源的主要出路之一。氢是一种可储藏运输、燃点较高，热值相当汽油的3倍，实质上是一种可再生能源。21世纪将成为氢能的时代。美国、欧洲、日本等强国在制定其未来能源政策时，都把发展氢能作为一个主要方向，而燃料电池正是氢能时代的最佳能量转换装置。作为燃料电池燃料的氢可从煤碳、天然气和石油中制取，也可从植物、生物排放物、太阳能、风能和电解水等过程中制取。因此隨着生产成本、可靠性、寿命等问题的逐步解决，燃料电池有望在2010年左右进入商品化，并逐渐成为一种世界范围内的重要能源之一。

一、燃料电池作为新能源在国际上的发展状况及动向

石油、煤炭等不可再生能源资源的日趋枯竭，引起的环境严重污染及直接影响国家经济发展、国防安全已是21世纪各国面临的三大问题。为解决经济发展与能源短缺及环境污染之间日益加剧的矛盾，发展清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成为十分紧迫的任务。

燃料电池发电具有以下独特的优越性：

1．清洁。氢经过燃料电池电化学作用，一面释放电能推动机械作功，一面与空气中的氧化合又重新产生水，几乎无硫氧化合物(SOx)和氮氧化合物(NOx)的排放，温室气体CO2的排放量也远小于火力发电厂。由于燃料电池本身没有转动部件，因此其工作环境非常安静。

2．高效。从理论上讲，燃料电池可将燃料所含化学能的90%转化为可利用的电和能。已实现商业化的磷酸型燃料电池((PAFC)实际运行中发电效率接近46%；而熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)的发电效率可达到60%，而目前其他能源的效率大约是：核能30~33%、天然气30~40%、煤为33~38%、油为34~40%。

3．可靠。与燃烧涡轮机循环系统或内燃机相比，燃料电池发电系统其转动部件很少，因而系统更加安全可靠。燃料电池系统发生的唯一事故就是效率降低。

4．灵活－分散式供电。电力工业集中供电的模式越来越受到分散式供电的挑战。电力工业由于规模效益，发电厂(站)规模都很大，而且远离用户，电力要通过高压线及变电站输送到用户。分散式电站与用户距离很近，利于降低成本，改进服务。燃料电池发电厂就是属于分散式供电系统的一种。其效率与其规模无关，可根据用户需求而增减发电容量；其安全性和供电质量非常高。这对计算机、通讯、银行、连续生产等系统非常有利，因为它减少了由外部电网中断所可能引起的事故。

燃料电池按电解质的性质划分为五大类，它们各自处在不同的发展阶段。表1(略)显示了这五类电池的技术、用途与应用现状等特性。从中，我们知道可用作新能源的有质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。

欧美都在大力发展燃料电池。2003年9月10日欧盟委员批准通过了一系列措施，加强能源系统和燃料电池的研究和开发，以便在中期内使欧盟减少对石油的依赖和保持可持续发展。这些措施包括首先是建立一个协调机构，对可行建议和计划进行协调；此外还确定了以氢为主的发展战略和日程表。氢燃料电池是欧盟实现2020年20%能源来自替代能源目标的主要办法。欧盟认为“燃料电池将有助于解决能源供应安全，环境和气候变化问题。此外，它还使能源生产不那么集中”。不过，欧洲在这方面的公共支持还处于较低水平。在2002~2006年期间内仅投资3亿欧元。

美国能源部于2002年9月5日正式“自由汽车合作计划”(FreedomCooperativeAutomativeResearchPlan)。该计划支持制定有关氢能基础设施法规和标准的科学基础的研究，重点是燃料电池动力系统，氢能存储系统等同时确定2010年目标的技术指标：2003年2月6日美国布什总统在华盛顿举行的能源问题论坛上说，如果美国把氢动力发展成为一种实用的民用燃料，“我们就能在2040年以前把每天的石油需求量减少1100万桶以上”。布什的预算案建议今后5年里为氢燃料计划和“自由汽车合作计划”提供17亿美元的经费，其中包括用于氢研究的7.2亿美元新经费。

然而，目前燃料电池在国际范围内仍未进入大规模的商业化，主要有以下几个原因：

1．与传统的发电方式相比，燃料电池市场价格依然昂贵；

2．燃料电池的工作寿命及可靠性仍有待于进一步提高；

3．燃料电池技术不够普及，缺乏完善的燃料供应体系。