燃料電池應(yīng)用

時至今日，己有多種類型的燃料電池根據(jù)不同的應(yīng)用需求被研發(fā)出來。按導(dǎo)電離子類別可分為酸性燃料電池、堿性燃料電池、烙融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池（SOFC）。酸性燃料電池還可細分為PEMFC、直接醇類燃料電池和磷酸燃料電池。各類燃料電池皆有其工作特性，工作溫度低至－40°Ｃ、高至1000°?？筛鶕?jù)不同的需求選擇燃料電池類型。其中PEMFC是最近幾十年里受關(guān)注最多的燃料電池。PEMFC不僅具備燃料電池的普遍特征，還有可低溫下快速啟動和工作、無電解液流失、壽命長、比功率與比能量高等突出優(yōu)點，被認為是將來替代內(nèi)燃機作為汽車動力電源最理想方案。

由于燃料電池模塊化、功率范圍廣和燃料多樣化等特點，能被應(yīng)用于多種場合：小至代步車電源、移動充電裝置，大至兆瓦級發(fā)電站。實際上，燃料電池的商業(yè)化進行得如火如茶。資料顯示，從2008年至2011年，世界范圍內(nèi)燃料電池作為通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、物流和機場地勤的備用電源市場份額増長了214％。預(yù)計至2020年，燃料電池的市場總值將達到192億美元。

燃料電池的研究進展綜述

具體應(yīng)用作簡單介紹如下：

（1）便攜式電源

便攜式電源市場銷售額的逐年増長吸引了許多電源技術(shù)，其產(chǎn)品包括：筆記本電腦、手機、收音機及其他需要電源的移動設(shè)備，為方便個人攜帶，便攜式移動電源的基本要求通常要求電源具有高比能量、質(zhì)輕小巧等特點。而燃料電池的能量密度通常是可充電電池的５到10倍，使其具有較大的競爭力.此外，燃料電池不需要額外充電的特點也使它能適應(yīng)更長久的野外生活。目前，己有直接甲醇燃料電池（DMFC）和PEMFC被應(yīng)用為軍用單兵電源和移動充電裝置上。成本、穩(wěn)定性和壽命將是燃料電池應(yīng)用于便巧式移動電源的所需要解決的技術(shù)問題。

（2）固定電源

固定電源包括緊急備用電源、不間斷電療、偏遠地區(qū)獨立電站等。目前，燃料電池每年占據(jù)全球約７０％的兆瓦級固定電源市場，相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池，燃料電池具有更長的運行時間（大約為鉛酸電池的５倍）、更髙的比能皇密度、更小的體積和更好的環(huán)境適應(yīng)性。對于智能電網(wǎng)難以到達的偏遠地區(qū)和緊急事故發(fā)生地，獨立電站被認為是最經(jīng)濟且可靠的供電方式。在我國多次的地展災(zāi)害中，燃料電池被用作獨立電站，為救災(zāi)工作發(fā)揮了重要作用。需要注意的是，固定電站通常需要較長的壽命（大于80000小時），這是燃料電池技術(shù)應(yīng)用于固定電站的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。

（3）交通動力電源

交通動力電源一直是清潔能源技術(shù)研發(fā)的主要誘導(dǎo)因素，因為全球１７％的溫室氣體（CO2）都是由基于化石燃料的交通動力產(chǎn)生，另外還伴隨著其他的大氣污染問題，如霧霾等。H2為燃料的PEMFC被認為是內(nèi)燃機的最佳替代動力，主要原因是：(a)尾氣只有水，無任何污染排放；(b)燃料電池的工作效率極高（53%-59%），幾乎是傳統(tǒng)內(nèi)燃機的兩倍；(c)低溫快速啟動、運行噪音低且運行穩(wěn)定，世界諸多國家都在推進燃料電池交通動力方案，日本是其中最激進的國家之一。日本計劃在2025年之前，建設(shè)超過1000個加氨站和運行200萬輛燃料電池汽車。2015年，日本豐田汽車公司開始售賣世界上第一輛PEMFC為主要動力電源的汽車Mirai，標志著燃料電池技術(shù)應(yīng)用于汽車動力的新紀元。