第六章燃料電池技術(shù)

1、第六章第六章 燃料電池技術(shù)燃料電池技術(shù)燃料電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種動(dòng)力設(shè)備燃料電池的基本反應(yīng)步驟：1:反應(yīng)物向燃料電池內(nèi)部傳遞2:電化學(xué)反應(yīng)3:離子傳導(dǎo)以及電子傳導(dǎo)4:產(chǎn)物排出燃料電池基本原理燃料電池基本原理燃料電池的發(fā)明燃料電池的發(fā)明 早在年，英國科學(xué)家威廉格羅夫就提出了氫氧燃料電池的原理。這是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的化學(xué)這是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的化學(xué)系統(tǒng)，它的主要部件為兩個(gè)電極和電解液。系統(tǒng)，它的主要部件為兩個(gè)電極和電解液。在正極（燃料電極），氫氣在催化劑作用下被拆開成為質(zhì)子（氫離子）和電子，其中氫離子通過電解液流到負(fù)極（氧氣電極），而電子不能通過電解液，留在正極，這樣就

2、在兩極之間形成了電位差。如果接通兩極，氫原子分拆出的電子就會(huì)沿電路從正極流到負(fù)極，在那里同氫離子結(jié)合后，與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水并釋放出熱量。雖然稱為燃料電池，其運(yùn)作過程中并不會(huì)產(chǎn)生明火。產(chǎn)生電能的過程也不需要旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)等運(yùn)動(dòng)部件。因此燃料電池構(gòu)造簡單，能量利用率高，噪音小而且穩(wěn)定。理論上，應(yīng)用于汽車的燃料電池可以把氫燃料能量的轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而內(nèi)燃機(jī)只能達(dá)到。 燃料電池的燃料處理系統(tǒng)燃料處理系統(tǒng)有很多種，以天然氣重整為例介紹脫硫器：采用活性碳、沸石等吸附劑或者用氫氣與硫反應(yīng)來脫硫重整器：在高溫下(700 )與催化劑反應(yīng)得到以氫為主的重整氣轉(zhuǎn)化器：CO+H2O H2+CO2（300 400 ）去除

3、器：CO+O2 CO2（150 200 ）燃料處理系統(tǒng)水蒸氣水蒸氣發(fā)生器發(fā)生器燃料燃料脫脫 硫硫 器器重重 整整 器器CO轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化器器CO去除器去除器重重 H2：72%整整 CO2：20%氣氣 CO：100ppm氧氣氧氣燃料電池特性良好的環(huán)境相容性不同發(fā)電廠排氣的比較（不同發(fā)電廠排氣的比較（kg/10kg/106 6 kWkW h h）不同發(fā)電裝置的噪聲比較不同發(fā)電裝置的噪聲比較排氣中污染物天然氣火力發(fā)電石油火力發(fā)電煤火力發(fā)電磷酸燃料電池二氧化硫2.52304 55010 9008 20014 50000.12氮氧化物1 8003 2003 20063107烴 類201 2701255 000

4、3010 00014102粉 塵0904532036558000.014Source: 肖鋼，燃料電池技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2009燃料電池特性靈活可靠的輸出性能燃料電池工作時(shí)將燃料儲(chǔ)存的能量一半轉(zhuǎn)化為電，另一半轉(zhuǎn)化為熱。 各種發(fā)電方式在不同規(guī)模時(shí)的效率Source: 肖鋼，燃料電池技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2009燃料電池的優(yōu)點(diǎn)燃料電池獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)60%60% 沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，噪音小沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，噪音小 沒有尺寸效應(yīng)，很小的燃料電池仍具有沒有尺寸效應(yīng)，很小的燃料電池仍具有和大尺寸相仿的效率和大尺寸相仿的效率 若以氫為燃料，排放是水，可實(shí)現(xiàn)若以氫為燃料，排放是水，可實(shí)

5、現(xiàn)“零零排放排放”燃料電池的分類 燃料電池按其工作溫度是不同，把堿性燃料電池（ AFC，工作溫度為100）、固體高分子型質(zhì)子膜燃料電池（PEMFC，也稱為質(zhì)子膜燃料電池，工作溫度為100以內(nèi)）和磷酸型燃料電池（PAFC，工作溫度為200）稱為低溫燃料電池；把熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC，工作溫度為650）和固體氧化型燃料電池（SOFC，工作溫度為1000）稱為高溫燃料電池，并且高溫燃料電池又被稱為面向高質(zhì)量排氣而進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)的燃料電池。另一種分類是按其開發(fā)早晚順序進(jìn)行的，把PAFC稱為第一代燃料電池，把MCFC稱為第二代燃料電池，把SOFC稱為第三代燃料電池。這些電池均需用可燃?xì)怏w作為其發(fā)電

6、用的燃料。 燃料電池可分為堿性燃料電池(alkalescence fuel cell, AFC)、磷酸燃料電池(phosphoric acid fuel cell，PAFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel, PEMFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(molten carbonate fuel cell, MCFC)、固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell, SOFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC) 等，其關(guān)鍵材料的開發(fā)近年來取得了很大進(jìn)展，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。燃料電池的分類類型 磷酸型燃料電池（PAFC）熔融碳酸鹽型燃料電池（M

7、CFC） 固體氧化物型燃料電池（SOFC） 質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）燃料 煤氣、天然氣、甲醇等 煤氣、天然氣、甲醇等 煤氣、天然氣、甲醇等 純H2、天然氣電解質(zhì) 磷酸水溶液 KliCO3溶鹽ZrO2-Y2O3(YSZ)離子(Na離子)電極陽極多孔質(zhì)石墨(Pt催化劑) 多孔質(zhì)鎳(不要Pt催化劑) Ni-ZrO2金屬陶瓷(不要Pt催化劑) 多孔質(zhì)石墨或Ni(Pt催化劑)陰極含Pt催化劑+多孔質(zhì)石墨+Tefion（多孔質(zhì)鎳） 多孔NiO（摻鋰） LaXSr1-XMn(Co)O3 多孔質(zhì)石墨或Ni(Pt催化劑)工作溫度 200 650 8001000 100氫-氧燃料電池的原理 燃料電池其原理

8、是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個(gè)電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池的基本工作原理（見下圖）。氫氧燃料電池在酸性溶液中負(fù)極：H2+2H2O-2e2H3O+ （1）在堿性溶液中負(fù)極：H2+2OH-2e2H2O （2）因

9、此，無論采用酸性還是堿性電解液，氫氧燃料電池的總反應(yīng)可表示為： 2H2+O2-H2O （3）這一反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫的燃燒反應(yīng)，氫是一種燃料，而氧則是一種氧化劑。所以，在燃料電池中，負(fù)極上進(jìn)行燃料的氧化過程，而正極上進(jìn)行氧化劑的還原過程。燃料電池的負(fù)極常常又被稱作“燃料電極”，它是燃料電池的主要工作電極，正極又被稱作“氧化劑電極”，燃料電池中常用的氧化劑是空氣中的氧。 在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2 分解成H+ 和e- ，H+ 移動(dòng)到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e- 經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e- 不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電

10、。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2 和O2 生成的H2O ，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2 所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。 燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過（見左圖）。引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流

11、與電池中的反應(yīng)面積成比。 單電極組裝示意圖單電極組裝示意圖 再生氫氧燃料電池將水電解技術(shù)（電能2H2OH2O2）與氫氧燃料電池技術(shù)（2H2O2 H2O電能）相結(jié)合，氫氧燃料電池的燃料H2、氧化劑O2可通過水電解過程得以“再生”，起到蓄能作用。 另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。制系統(tǒng)及安全裝置等。磷酸燃料電池磷酸燃料電池 PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜

12、。電極均采用碳的多孔體，為了促進(jìn)反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO 量，特別是對(duì)于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。磷酸型燃料電池基本組成和反應(yīng)原理磷酸型燃料電池基本組成和反應(yīng)原理 磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時(shí)將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。 相對(duì)P

13、AFC和PEMFC，高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而且還具有易于利用其高質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點(diǎn)。熔融碳酸鹽型燃料電池熔融碳酸鹽型燃料電池 MCFC主構(gòu)成部件：含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì)（通常是為Li與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的2塊電極板（燃料極與空氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等，電解質(zhì)在MCFC約600700 的工作溫度下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室的形成采用抗蝕金屬。MCFC工作原理 空氣極的O2（空氣）和CO2 與電相結(jié)合，生成CO32- （碳

14、酸離子），電解質(zhì)將CO32-移到燃料極側(cè)，與作為燃料供給的H+ 相結(jié)合，放出e-，同時(shí)生成H2O和CO2?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下： 燃料極：H2 + CO32- = H2O+2e- + CO2 空氣極：CO2 + 1/2O2 +2e-= CO32- 全 體：H2 + 1/2O2 =H2O 在上述反應(yīng)中，e- 同在PAFC中的情況一樣，它從燃料極被放出，通過外部的回路反回到空氣極，由e- 在外部回路中不間斷的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC的最大特點(diǎn)是，必須要有有助于反應(yīng)的CO32-離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣主成份的CH4 在電池內(nèi)部

15、改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O反應(yīng)生成H2，因此，可以等價(jià)地將CO作為燃料來利用。為了獲得更大的出力，隔板通常采用Ni和不銹鋼來制作。固體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池 固體氧化物燃料電池采用固體氧化物作為電解質(zhì)，除了高效，環(huán)境友好的特點(diǎn)外，它無材料腐蝕和電解液腐蝕等問題；在高的工作溫度下電池排出的高質(zhì)量余熱可以充分利用，使其綜合效率可由50%提高到70%以上； 它的燃料適用范圍廣，不僅能用H2，還可直接用CO、天然氣（甲烷）、煤汽化氣，碳?xì)浠衔?、NH3、H2S等作燃料。這類電池最適合于分散和集中發(fā)電。其工作原理如圖所示： 固

16、體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池 SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2(氧化鋯)，它構(gòu)成了O2-的導(dǎo)電體Y2O3（氧化釔）作為穩(wěn)定化的YSZ（穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板采用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同，電解質(zhì)之間熱膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC。SOFC的反應(yīng)式如下： 燃料極：H2+O2- = H2O + 2e- 空氣極：1/2O2 + 2e- =O2- 全 體：H2 + 1/2O2 =H2O 燃料極，H2 經(jīng)電解質(zhì)而移動(dòng)，與O2- 反應(yīng)生成

17、H2O和e-。空氣極由O2和e- 生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2 和O2生成H2O。在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4 改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用固體氧化物燃料電池原理圖和一般燃料電池一樣，固體氧化物燃料電池也是由陽極、陰極及兩極之間的電解質(zhì)組成, 但工作溫度相對(duì)較高，一般在8001000。在陽極一側(cè)持續(xù)通入燃料氣，例如H2、CH4、煤氣等，具有催化作用的陽極表面吸附燃料氣體例如氫，并通過陽極的多孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散到陽極與電解質(zhì)的界面。在陰極一側(cè)持續(xù)通入氧氣或空氣，具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極表面吸附氧

18、，由于陰極本身的催化作用，使得O2得到電子變?yōu)镺2- ，在化學(xué)勢的作用下，O2-進(jìn)入起電解質(zhì)作用的固體氧離子導(dǎo)體，由于濃度梯度引起擴(kuò)散，最終到達(dá)固體電解質(zhì)與陽極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應(yīng)，失去的電子通過外電路回到陰極。 固體氧化物燃料電池是一種新型全固體燃料電池，具有以下優(yōu)點(diǎn)：使用全固體組件，不存在對(duì)漏液、腐蝕管理問題；可以用天然氣作燃料，通過內(nèi)部或外部重整利用石化燃料，有利于環(huán)境保護(hù)；不需要使用貴金屬催化劑，從而節(jié)約了貴金屬；余熱溫度較高，可以直接利用；可忽略正負(fù)極極化損失，極化損失集中在電解質(zhì)電阻上;電解質(zhì)的性能較穩(wěn)定，抗毒性較好；連續(xù)供給燃料、氧化物，電池就可連續(xù)發(fā)電。我國硅酸鹽固體氧化

19、物燃料電池我國硅酸鹽固體氧化物燃料電池 目前各類燃料電池中能量轉(zhuǎn)化效率最高的“陶瓷電池”，竟是一枚約1毫米薄、巴掌大小的陶瓷片。中科院上海硅酸鹽研究所在固體氧化物燃料電池取得突破進(jìn)展，有能力將300片“陶瓷電池”層疊串聯(lián)，功率可滿足一戶普通家庭用電需求。一塊僅10厘米見方的陶瓷電池單片。其關(guān)鍵夾層是一片以氧化鋯為主要成分的特種陶瓷，厚度為0.015毫米，比紙還薄。陶瓷薄膜正面涂有黑色的稀土金屬復(fù)合氧化物，作為正極；反面是一層較厚的綠色“金屬陶瓷”，作為負(fù)極。各種類型燃料電池的比較選項(xiàng)SOFC(固體氧化物)MCFC(熔融碳酸型)AFC(堿液型)PAFC(磷酸型)PEMFC(質(zhì)子交換膜)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)燃

20、料適應(yīng)性廣燃料適應(yīng)性廣采用非貴金屬采用非貴金屬作為催化劑作為催化劑高品位余熱可高品位余熱可用于熱電聯(lián)供用于熱電聯(lián)供固體電解質(zhì)固體電解質(zhì)較高的功率密較高的功率密度度燃料適應(yīng)性廣燃料適應(yīng)性廣使用非貴金屬使用非貴金屬催化劑催化劑高品位余熱可高品位余熱可用于熱電聯(lián)供用于熱電聯(lián)供陰極性能得到陰極性能得到改善改善可以不使用貴可以不使用貴金屬作為催化金屬作為催化劑劑材料成本低，材料成本低，電解質(zhì)成本非電解質(zhì)成本非常低廉常低廉電解質(zhì)價(jià)廉，電解質(zhì)價(jià)廉，使用酸性的電使用酸性的電解液解液能夠直接使用能夠直接使用烴類化合物轉(zhuǎn)烴類化合物轉(zhuǎn)換的含有換的含有CO2的的富氫氣體作為富氫氣體作為燃料燃料技術(shù)成熟可靠技術(shù)成熟可靠

21、性高，長期運(yùn)性高，長期運(yùn)行性能好行性能好所有燃料電池所有燃料電池中功率密度最中功率密度最高高較好的起停能較好的起停能力力低操作溫度使低操作溫度使其更適應(yīng)便攜其更適應(yīng)便攜式應(yīng)用。式應(yīng)用。缺點(diǎn)缺點(diǎn)材料在高溫下材料在高溫下運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一系列問題系列問題密封問題密封問題電池部件制造電池部件制造成本高成本高CO2必須再循必須再循環(huán)環(huán)熔融碳酸鹽電熔融碳酸鹽電解質(zhì)具有腐蝕解質(zhì)具有腐蝕性性退化退化/壽命問題壽命問題材料昂貴材料昂貴必須使用純的必須使用純的H2和和O2需周期性地更需周期性地更換換KOH電解質(zhì)電解質(zhì)必須從陽極及必須從陽極及時(shí)除水時(shí)除水 電解質(zhì)容易電解質(zhì)容易CO2中毒中毒效率只有效率只有4

22、0%啟動(dòng)時(shí)間長啟動(dòng)時(shí)間長鉑催化劑昂貴鉑催化劑昂貴對(duì)對(duì)CO和和S中毒中毒敏感敏感電解質(zhì)是有腐電解質(zhì)是有腐蝕性的液體，蝕性的液體，運(yùn)行時(shí)必須及運(yùn)行時(shí)必須及時(shí)補(bǔ)充電解質(zhì)時(shí)補(bǔ)充電解質(zhì)采用昂貴的鉑采用昂貴的鉑催化劑催化劑聚合物膜和輔聚合物膜和輔助組件昂貴助組件昂貴經(jīng)常需要水管經(jīng)常需要水管理理非常差的非常差的CO和和S容許度容許度部分燃料電池產(chǎn)品MTU 250kW MCFC in MagdeburgMTU 250kW MCFC in Magdeburg Siemens Westinghouse 250kW SOFCSiemens Westinghouse 250kW SOFC863-863-燃料電池公共汽

23、車燃料電池公共汽車我國第一輛我國第一輛PEMFCPEMFC校園車校園車Source：清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心，新發(fā)電技術(shù)調(diào)查研究，2008 燃料電池本體關(guān)鍵技術(shù) SOFCSOFC燃料電池本體關(guān)鍵技術(shù)燃料電池本體關(guān)鍵技術(shù)電解質(zhì)研究陰極材料研究陽極材料研究連接體材料研究密封材料研究 PEMFCPEMFC燃料電池本體關(guān)鍵技術(shù)燃料電池本體關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)子交換膜研究催化劑及其涂覆技術(shù)的研究MEA技術(shù)的研究水平衡和熱平衡技術(shù)研究燃料電池發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 以以MCFC-MCFC-燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合系統(tǒng)為例燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合系統(tǒng)為例燃料的處理問題聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中的相容性問題聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的研究大功率發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和

24、裝配問題聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控系統(tǒng)的開發(fā)部分MCFC燃料電池電廠 美國美國FCEFCE公司公司20042004年前建成的年前建成的3333座座MCFCMCFC發(fā)電裝置；發(fā)電裝置； 美國美國ERCERC公司公司20062006年在舊金山建成的年在舊金山建成的250kW MCFC250kW MCFC電站；電站； 美國美國ERCERC公司公司20062006年在加州年在加州Santa ClaraSanta Clara建成的建成的2MW MCFC2MW MCFC電電站；站； 日本三菱重工日本三菱重工20022002年在德國建造的年在德國建造的250kW MCFC250kW MCFC電站；電站； 日本日本

25、19871987年開發(fā)出的年開發(fā)出的10kW MCFC10kW MCFC發(fā)電裝置；發(fā)電裝置； 日本日本19931993年開發(fā)出的年開發(fā)出的100kW100kW加壓型加壓型MCFCMCFC發(fā)電裝置；發(fā)電裝置； 日本日本19981998年建造的年建造的1MW1MW先導(dǎo)型先導(dǎo)型MCFCMCFC發(fā)電裝置；發(fā)電裝置； 意大利意大利19961996年在米蘭投運(yùn)的年在米蘭投運(yùn)的100kW MCFC100kW MCFC電站；電站； 德國德國M-C Rower CorporationM-C Rower Corporation建造的建造的MCFCMCFC電站；電站；部分SOFC燃料電池電廠美國美國Westingh

26、ouseWestinghouse公司公司19981998年前建成年前建成1111套套325kW SOFC325kW SOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；美國美國WestinghouseWestinghouse公司公司19991999年建成年建成2 2套套100kW100kW管式管式SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；德國德國Siemens WestinghouseSiemens Westinghouse公司公司20022002年建成年建成220kW SOFC-220kW SOFC-燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；德國德國Siemens WestinghouseSiemens Westing

27、house公司公司20032003年建成年建成250kW SOFC250kW SOFC示范電廠；示范電廠；德國德國Siemens WestinghouseSiemens Westinghouse公司公司20032003年建成年建成4 4座座5kW SOFC5kW SOFC電廠；電廠；日本三菱重工日本三菱重工19911991年成功示范年成功示范1kW SOFC1kW SOFC電池堆；電池堆；日本三菱重工日本三菱重工19931993年成功示范新型年成功示范新型1kW SOFC1kW SOFC電池堆；電池堆；日本三菱重工日本三菱重工19981998年示范年示范10kW SOFC10kW SOFC系統(tǒng)

28、；系統(tǒng)；日本三菱重工日本三菱重工20012001年成功示范年成功示范10kW 10kW 加壓管式加壓管式SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；日本日本JGUJGU公司公司19951995年支持示范的年支持示范的25kW SOFC25kW SOFC發(fā)電裝置；發(fā)電裝置；瑞士瑞士Sulzer HexisSulzer Hexis公司公司20012001年起年起400400套套1kW 1kW 生物質(zhì)生物質(zhì)SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；美國美國ZTEKZTEK公司公司19951995年示范運(yùn)行年示范運(yùn)行1kW1kW平板式平板式SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；美國美國ZTEKZTEK公司公司1998

29、1998年示范運(yùn)行年示范運(yùn)行25kW25kW平板式平板式SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)；發(fā)電系統(tǒng)；中國上海硅酸鹽研究所示范的中國上海硅酸鹽研究所示范的5kW5kW平板式中溫平板式中溫SOFCSOFC電廠；電廠；中國科學(xué)院過程工程所示范的列管式不密封無聯(lián)接極中國科學(xué)院過程工程所示范的列管式不密封無聯(lián)接極SOFCSOFC發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)。燃料電池發(fā)展的熱潮 上世紀(jì)上世紀(jì)9090年代直到本世紀(jì)初，燃料電池得到政府、年代直到本世紀(jì)初，燃料電池得到政府、企業(yè)和科研所的大力支持，形成一股熱潮。在企業(yè)和科研所的大力支持，形成一股熱潮。在9797到到9898年間，各大汽車公司都宣布將在年間，各大汽車公司都宣布將在

30、0303到到0505年實(shí)年實(shí)現(xiàn)氫能燃料電池的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)氫能燃料電池的產(chǎn)業(yè)化 我國跟隨著這個(gè)熱潮，投入大量的人力和物力，我國跟隨著這個(gè)熱潮，投入大量的人力和物力，進(jìn)行研究，把氫能燃料電池奉為進(jìn)行研究，把氫能燃料電池奉為“最高理想最高理想”、“終極目標(biāo)終極目標(biāo)”十五863重點(diǎn)項(xiàng)目，投入十幾個(gè)億 前幾年，不少人提出氫能經(jīng)濟(jì)，把氫能比作是一前幾年，不少人提出氫能經(jīng)濟(jì)，把氫能比作是一個(gè)新的能源時(shí)代個(gè)新的能源時(shí)代燃料電池發(fā)展的困難 隨著人們對(duì)燃料電池的認(rèn)識(shí)加深，在研制隨著人們對(duì)燃料電池的認(rèn)識(shí)加深，在研制過程中遇到大量的，在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)無法過程中遇到大量的，在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)無法克服的困難，尤其是氫的制備，氫的運(yùn)

31、輸，克服的困難，尤其是氫的制備，氫的運(yùn)輸，氫的車載，人們慢慢理性化起來，對(duì)它的氫的車載，人們慢慢理性化起來，對(duì)它的“溫度溫度”也逐漸下降也逐漸下降 不久以前，作為燃料電池最熱烈的鼓吹不久以前，作為燃料電池最熱烈的鼓吹者者美國，在奧巴馬上臺(tái)以后，能源部美國，在奧巴馬上臺(tái)以后，能源部長朱棣文宣布停止資助氫能燃料電池項(xiàng)目長朱棣文宣布停止資助氫能燃料電池項(xiàng)目限制燃料電池發(fā)展的瓶頸 氫氣制備氫氣制備氫不是一次能源，而只是一個(gè)載能體，必須用其他方法制備氫，如電解、天然氣制氫、煤制氫等。在氫能制備中消耗許多其他的能源，排放大量二氧化碳，從全生命周期來看，根本不是零排放能源有些人把氫燃料電池說成是“From

32、Water To Water”，這是不正確的 管道運(yùn)輸管道運(yùn)輸極易泄露、材料氫脆 存儲(chǔ)問題存儲(chǔ)問題高壓存儲(chǔ)（300600atm）壓縮能耗高，不安全液化存儲(chǔ)（-253 ）制冷能耗大限制燃料電池發(fā)展的瓶頸 氫能基礎(chǔ)設(shè)施氫能基礎(chǔ)設(shè)施根本不可能組成一個(gè)像加油站一樣的網(wǎng)絡(luò) 燃料電池本身燃料電池本身用鉑作催化劑鉑在全世界資源有限價(jià)格一輛燃料電池大巴的價(jià)格為150到200萬美元燃料電池的壽命膜的制備都用杜邦膜燃料電池的動(dòng)態(tài)響應(yīng)呼聲很高的氫能燃料電池實(shí)質(zhì)上“身價(jià)大跌”，可是在中國，很多人的腦中，影響深刻，“陰魂不散”燃料電池發(fā)展的前景 燃料電池必有其優(yōu)勢的地方燃料電池必有其優(yōu)勢的地方如潛艇、隱蔽通信站動(dòng)力、家庭用小型三聯(lián)供 燃料電池汽車燃料電池汽車在汽車方面可能是發(fā)展的途徑之一，但是如果將來動(dòng)力電池有突破的話（100200Wh/kg），燃料電池就很難發(fā)展的空間了燃料電池在汽車上應(yīng)用燃料電池在汽車上應(yīng)用上海神力科技有限公司上海神力科技有限公司120KW第三代燃料電池大第三代燃料電池