燃料電池發(fā)展情況怎么樣了？
自從燃料電池發(fā)明以來(lái)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(jìn)度是人們比較關(guān)注的核心問(wèn)題。下面我們就來(lái)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(gè)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(jī)提供動(dòng)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(jì)60年代初期，堿性燃料電池用于阿波羅航天飛機(jī)，這是堿性燃料電池首次出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中，它展現(xiàn)出高比功率、高能量轉(zhuǎn)化效率和運(yùn)行高度可靠的特點(diǎn)。
在AFC中，濃KOH溶液既當(dāng)作電解液，又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽(yáng)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(dǎo)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(guò)渡金屬鎳、鉆、錳等。
主要問(wèn)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(jiān)固耐用性以及安全等問(wèn)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(huì)生成碳酸根離子，如含量超過(guò)30%，輸出功率便會(huì)急劇下降。因此必須配置CO2除去裝置，這樣勢(shì)必要提高造價(jià)。
b.為保持一定的電解液濃度，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，因而使系統(tǒng)復(fù)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(dòng)力和小型電源裝置來(lái)應(yīng)用；
（1）國(guó)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(kāi)展了燃料電池的研究。
“九.五”計(jì)劃期間，科技部863計(jì)劃將燃料電池技術(shù)列為國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，中國(guó)燃料電池技術(shù)研究開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段。
“十.五”、“十一.五”期間，科技部863計(jì)劃重點(diǎn)支持燃料電池汽車和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。
近幾年，中國(guó)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(duì)PEMFC技術(shù)。“九?五”、“十.五”和“十一.五”期間，中國(guó)政府投入約20億元支持新能源汽車動(dòng)力技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和示范運(yùn)行。
GEF/UNDP燃料電池公共汽車示范項(xiàng)目、2008北京奧運(yùn)會(huì)和2010上海世博會(huì)成為燃料電池車在中國(guó)示范運(yùn)行的好機(jī)會(huì)。
“十二.五”期間，科技部863計(jì)劃重點(diǎn)支持面向示范以及下一代的車用燃料電池系統(tǒng)開(kāi)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(lái)極有可能替代傳統(tǒng)的電源供應(yīng)裝置，如電池、內(nèi)燃機(jī)。燃料電池的應(yīng)用及其廣泛，從家庭供電供熱、移動(dòng)電子設(shè)備供電到汽車動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。
根據(jù)燃料電池的應(yīng)用方式，一般分為移動(dòng)型（Portable）、固定型（Stationary）、交通運(yùn)輸型（Transport）；
2010年，全球燃料電池總出貨量同比增長(zhǎng)40%，達(dá)到了創(chuàng)歷史記錄的23萬(wàn)套，其中，移動(dòng)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(guò)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(rèn)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(jìn)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(dòng)力以及不間斷電源等，其中同時(shí)提供電和熱水被認(rèn)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(kāi)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(guò)世界一各研究機(jī)構(gòu)的努力，已達(dá)到一定水平。在日本，累積運(yùn)行發(fā)電時(shí)間超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)的PAFC發(fā)電裝置已有5臺(tái)。大板煤氣公司40kw水冷式PAFC發(fā)電裝置已累積運(yùn)行達(dá)15588h，是目前世界上累積運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的燃料電池電站。燃料電池電站連續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的紀(jì)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(biāo)相比，目前的PAFC性能、可靠性與壽命均未達(dá)到。對(duì)于一般商業(yè)化發(fā)電裝置，累積運(yùn)行時(shí)間必須超過(guò)4萬(wàn)h，最終日標(biāo)為6萬(wàn)h以上。
從電池的能量密度來(lái)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(yàn)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(biāo)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(yàn)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(jìng)爭(zhēng)力，概況起來(lái)有四大優(yōu)勢(shì)：
①在工作溫度下，MCFC可以進(jìn)行內(nèi)部重整燃料，例如在陽(yáng)極反應(yīng)室進(jìn)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(lái)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(shí)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(huì)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(diǎn)是電池材料價(jià)廉，電池堆易于組裝，效率為40%以上，同時(shí)具有噪聲低、無(wú)污染、余熱利用價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)。
這種電池需要較長(zhǎng)的時(shí)間方能達(dá)到工作溫度，因此不能用于交通運(yùn)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(jìn)。
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(jí)電廠已達(dá)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(shí)現(xiàn)100年前用煤作電池燃料的理想已為期不遠(yuǎn)。
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(lái)大規(guī)模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對(duì)象，100kW管式SOFC電站已經(jīng)在荷蘭運(yùn)行，Siemens和三菱重工都進(jìn)行了SOFC發(fā)電系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。相比之下，SOFC、MCFC和PEMFC會(huì)是最有前景的技術(shù)路線。
