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什么是燃料电池燃料电池的优势(2)

时间: 谢君787 分享

  燃料电池的劣势主要是价格和技术上存在一些瓶颈,摘列如下:

  燃料电池造价偏高:车用PEMFC之成本中质子交换隔膜(USD300/m2)约占成本之35%;铂触媒约占40%,二者均为贵重材料。

  反应/启动性能:燃料电池的启动速度尚不及内燃机引擎。反应性可藉增加电极活性、提高操作温度及反应控制参数来达到,但提高稳定性则必须避免副反应的发生。反应性与稳定性常是鱼与熊掌不可兼得。

  碳氢燃料无法直接利用:除甲醇外,其它的碳氢化合物燃料均需经过转化器、一氧化碳氧化器处理产生纯氢气后,方可供现今的燃料电池利用。这些设备亦增加燃料电池系统之投资额。

  氢气储存技术:FCV的氢燃料是以压缩氢气为主,车体的载运量因而受限,每次充填量仅约2.5~3.5公斤,尚不足以满足现今汽车单程可跑480~650公里的续航力。以-253℃保持氢的液态氢系统虽已测试成功,但却有重大的缺陷:约有1/3的电能必须用来维持槽体的低温,使氢维持于液态,且从隙缝蒸发而流失的氢气约为总存量的5%。

  氢燃料基础建设不足:氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模,但全世界充氢站仅约70站,仍值示范推广阶段。此外,加气时间颇长,约需时5分钟,尚跟不上工商时代的步伐。

  燃料电池的应用领域

  燃料电池用途广泛,既可应用于军事、空间、发电厂领域,也可应用于机动车、移动设备、居民家庭等领域。早期燃料电池发展焦点集中在军事空间等专业应用以及千瓦级以上分散式发电上。电动车领域成为燃料电池应用的主要方向,市场已有多种采用燃料电池发电的自动车出现。另外,透过小型化的技术将燃料电池运用于一般消费型电子产品也是应用发展方向之一,在技术的进步下,未来小型化的燃料电池将可用以取代现有的锂电池或镍氢电池等高价值产品,作为用于笔记本电脑、无线电电话、录像机、照相机等携带型电子产品的电源。近20多年来,燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段,燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。在所有燃料电池中,碱性燃料电池(AFC)发展速度最快,主要为空间任务,包括航天飞机提供动力和饮用水;质子交换膜燃料电池(PEMFC)已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用;磷酸燃料电池(PAFC)作为中型电源应用进入了商业化阶段,是民用燃料电池的首选;熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)也已完成工业试验阶段;起步较晚的固态氧化物燃料电池(SOFC)作为发电领域最有应用前景的燃料电池,是未来大规模清洁发电站的优选对象。

  多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式,而燃料电池就是比较理想的发电技术。燃料电池十分复杂,涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等众多学科相关理论,具有发电效率高、环境污染少等优点。

  电力

  固定燃料电池被用于商业、工业及住宅和备用电源。

  热电联产

  热电联产(CHP)燃料电池系统,包括微型热电联产(Micro combined heat and power , MicroCHP)系统。

  燃料电池车(FCEVs)

  燃料电池的明显优势

  ①氢是世界上最多的元素,氢气来源极其广泛并且是可再生资源,所以用氢气作为“燃料”似乎最合适不过。

  ②由于燃料电池是化学能直接转换为电能,相比内燃机的燃烧作用不会产生大量废气与废热,转化效率更可超过50%(内燃机转化效率为10%),排放物也只有水,也不会对环境温度造成影响。

  ③使用寿命长于电化学电池并且电池维护工作量很小。

  ④相比于纯电动车的充电时间来说,燃料电池加注氢气的时间很短,几乎与内燃机汽车添加燃油时间相当,大约在3-5分钟左右。

  燃料电池的种类有很多种,但目前应用在汽车领域的多数为质子交换膜燃料电池。由于90年代质子交换膜燃料电池在技术上获得了突破,奔驰于1994年生产了第一代燃料电池汽车necar1,此后众多汽车厂家纷纷投入了燃料电池汽车的研发中。质子交换膜燃料电池发电效率高、输出比功率高、使用寿命长、噪音低等特点让其运用在汽车领域奠定了基础。
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