氢璞创能燃料电池.docx

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1、L燃料电池开展情况简介於3里於3里*鬟密菜M季。图3氢燃料电池基本原理燃料电池将燃料的化学能直接转化为电能，是一种高效、清洁的电化学发电装置，具有 发电效率高、环境污染少等优点，近年来得到国内外普遍重视。总的来说，燃料电池具有以 下特点：能量转化效率高；它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环 的限制。燃料电池系统的燃料一电能转换效率在45%60%,而火力发电和核电的效率大约在 30%40%。燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，安装地点灵活，十 分方便，且均能保持高发电效率。负荷响应快，运行质量高，用于电网调峰优于其他发电方式；燃料电

2、池在数秒钟内就可以从最低 功率变换到额定功率。具有很强的过负载能力。发电出力由电池堆的值力和组数决定，机组的襦的自由度大；用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。燃料电池在宇宙飞船、航天飞机及潜艇动力源方面方经得到应用，在汽车、电站及便携 式电源等民用领域成功地示范，但低本钱、长寿命仍然是商业化面临的瓶颈问题。目前车用燃料电池的开展现状：在性能方面，美国GM公司的燃料电池发动机体积比功率已与传统的四缸内燃机相当，德国 Daimler公司通过3辆B型Mercedes-Benz燃料电池轿车F-Cell的环球旅行向世人展示了燃料 电池汽车的可使用性，其续驶里程、最高时速、加

3、速性能等已与传统汽油车相当，计划2014年 开始实施批量生产。在寿命方面，美国UTC Power公司的燃料电池客车至2011年8月已经累积运行了 10 000 h,寿 命指标已到达画业化目标。在本钱方面，各大汽车公司都致力于降低燃料电池Pt用量，经过不断地技术改进，美国GM公 司一台94kW的发动机，Pt用量从上一代的80 g降低到30 g,并计划2015年Pt用量再降低 至1 /3,到达每辆车Pt用量10 go日本Toyota公司也宣布燃料电池发动机催化剂Pt用量降低 到原来的1/3,预计2015年单车本钱降低至50 000美元，并计划于2015年实现燃料电池汽车 商业化。在北京奥运会上，燃

4、料电池轿车成为“绿色车队”中的重要成员。20辆帕萨特“领驭”燃料电池轿 车为北京奥运会提供了交通服务，单车无故障行驶里程到达了 5200 km。在上海世博会上，包括100辆观光车、90辆轿车和6辆大巴车，总计196辆燃料电池汽车完成 了历时6个月的不范运行。其中，100辆观光车是由国内研制，装有5kW燃料电池系统。主流的汽车厂商几乎都有一个氢燃料汽车计划：洋田汽生最近宣布将推出首款商用反燃料电池 汽车，新车将于明年上市销售。2015年开始，现代计划在美国出售1000辆ix35燃料电池车氢燃 料汽车；雷诺和日产宣布，与戴姆勒、福特共同分担研发本钱的氢燃料汽车最快将在2017年推 出；通用与本田去

5、年宣布将组建一家合资公司，在2020年量产氢燃料汽车。车用燃料电池的缺点：1 .造价偏高：车用PEMFC之本钱中质子交换隔膜(USD300/m2)约占本钱之35%;钳触媒约占 40%,三者均为贵重材料。2 .反响/启动性能：燃料电池的启动速度尚不及内燃机引擎。反响性可藉增加电极活性、提高操 作温度及反响控制参数来到达，但提高稳定性那么必须防止副反响的发生。反响性与稳定性常是鱼 与熊掌不可兼得。3 .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、二氧化碳氧化 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。4：氢气储存技术：FCV的氢燃料是

6、以压缩耳气为主，车体的载运基因而麦限厂每次充填高仅约 2.53.5公斤，尚缺乏以满足现今汽车单程可跑480650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色约为总存量的5%o.氢燃料基础建设缺乏：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。止匕外，加气时间颇长，约需时5分钟，尚跟不上工商时代的步伐。附:燃料电池开展时间表()日本1千瓦 家用燃料 电池进入 商业化阶 段日本1千瓦 家用燃料 电池进入 商业化阶 段八大汽车 公司将推 出商用车， 售

7、价5万美 元/辆。取代现有 燃油车及 混合动力 车走能时 将氢” 国“济。 美进经代实现 国际氢 能经济200920152017203020402050世界各大汽车 联盟燃料电池 汽车投放市场2 .北京氢璞创能燃料电池工程技术前景燃料电池目前存在最重要的问题是技术不成熟、本钱高，Pt催化剂用量约28mg/cm2, （目前一辆车用电池需要3080gPt催化剂），因些主要应用在军事、航空、潜艇等领域，在 其它民用领域多处于示范工程，只有在叉车方面应用较成熟。但是从长远看，燃料电池将取 代化学二次电池有非常广泛的应用。下表为北京氢璞创能燃料电池产品的优缺点和现状。（）燃料电池 产品应用 领域主要竞争

8、 产品优点缺点现状固定式甲醇、移动式氢气通信基站 主备电源锂电池体积小巧、环保、 理论能量比高能量转化率低、性能衰 减快、本钱高锂电池技术较成熟、本钱 上占优势固定式甲醇分布式风、光发不需储电设备、能量转化率低、性能衰风、光发电技术政策上更发电电环保减快、本钱高占优势，技术也稍成熟热电联产家庭发电传统热电、光伏解决能源紧缺问 题本钱高、技术不成熟本钱太高阻碍其开展燃料电池车 用系统电动车锂电池清洁能源、理论 能量比高氢燃料基础建设缺乏、 本钱高、技术不成熟、 寿命短锂电池技术较成熟、本钱 上占优势甲醇制氢机加氢站物理、化 学储氢原料易保存、制 氢纯度高回收困难、本钱高物理储氢应用较多3 .北京

9、氢璞创能燃料电池的市场空间由上表可以推测：1 .固定式甲醇、移动式氢气燃料电池在通信基站电池市场将与锂电池产生竞争，市场空间将主要取决 于燃料电池的本钱。2 .在分布式发电市场固定式甲醇燃料电池将与风、光发电设备产生竞争，但两者都有其各自的优点, 燃料电池可以在风、光能源缺少的地方应用，但燃料电池的本钱会对其应用范围产生重要影响。3 .在热电联产家庭发电方面，光伏发电由于其本钱和技术问题尚未在中国大规模应用，燃料电池的技 术和本钱问题比光伏发电更多，可能还需要更多时间才能有大规模市场。4 .燃料电池车用系统由于其基础设备建设问题和本钱问题，推测其大规模应用将在锂电池电动汽车之 后。5 .甲醇制

10、氢机是用于加氢站，中国对加氢站的规划还没有明朗起来，不容易推测其未来市场。总的来说，就目前了解到的信息，本钱依然是阻碍燃料电池开展的重要问题。4 .北京氢璞创能燃料电池未来可能的商业模式燃料电池汽车能源效率高、温室气体和污染物排放少，可以促进可再生能源开展，是未来汽车的开展 方向。然而，要实现商业化，还需要克服燃料电池寿命短、价格昂贵、基础设施匮乏等诸多问题。燃料电 池产业需要汽车厂商、能源公司、储氢设备制造运营商形成更为宽广强大的燃料电池产业联盟。初期投入 是影响燃料电池商业化进程的关键因素。传统观点认为，燃料电池汽车价格昂贵、缺乏加氢设施，燃料电 池汽车的商业化需要巨大的投入，无论政府、消

11、费者都很难承当，巨大的初期投入将成为燃料电池汽车商 业化过程中儿乎无法逾越的障碍。欧盟在其2005年推广战略和进展报告中提出一种新的商业化模式， 该模式将燃料电池汽车的商业化分为技术驱动、本钱驱动和市场驱动三个阶段。在不同的阶段，车辆、基 础设施、燃料供应和财政支持的策略不同。一是从车辆上看，车辆逐渐从少量示范汽车开展为小的商用车队，逐渐扩展到更大的商用车队和少量 的乘用车，直至最后生产完全商业化的乘用车。二是从基础设施上看，先从现有的示范运行工程的加氢站开始，逐步扩大示范运行工程，逐渐形成区 域性的加氢站集群，进而开始建设加氢站走廊，形成加氢网络，最后覆盖所有区域。三是从氢的供应上，从以天然

12、气为原料、在加氢站制取氢开始，逐步过渡到以煤炭为原料，以大规模 生产和汽车运输的生产供应方式，最后通过可再生能源电解水制备氢气，通过管道网络运输供应氢气。四是从商业运行模式上看，技术驱动阶段主要靠政府和产业界共担研发费用，本钱驱动阶段要靠财税 政策激励，市场驱动阶段主要靠技术创新的高额利润驱动。新兴商业模式的核心可归结为两方面，一是通过集中使用、先在局部地区建设加氢站集群的策略，降 低燃料电池汽车商业化初期的本钱,二是政府、产业界和消费者共担本钱。上述两方面的努力能够有效降 低燃料电池商亚化初期在经济上和基础设施上的障碍，加快燃料电池商业化的进程。综合上述因素判断，未来几年，将是燃料电池汽车高强度的研究开发阶段，2015年左右将初步进入商 业化运营阶段，2050年前后，氢能将成为道路交通的主力能源之一。