燃料電池技術(shù)究竟是什么技術(shù)？燃料電池掀熱潮 生物燃料引關(guān)注
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 22:01
點(diǎn)擊量：次
看到媒體報(bào)道稱，蘋果正在與英國燃料能源廠商 Intelligent Energy 進(jìn)行合作，為未來的蘋果設(shè)備——主要是 MacBook 筆記本電腦和 iPad 開發(fā)適用的燃料電池。這種電池能大幅提升電池的續(xù)航時(shí)間嗎？
騰訊科技：
英國《每日郵報(bào)》報(bào)導(dǎo)了這條消息，并聲稱已經(jīng)有多名業(yè)界人士證實(shí)了蘋果和 Intelligent Energy 之間的合作關(guān)系。
其實(shí)早在2011年12月，已經(jīng)有報(bào)道稱蘋果正在涉足這項(xiàng)新的電池技術(shù)。當(dāng)時(shí)蘋果向美國專利與商標(biāo)局申請了兩項(xiàng)燃料電池專利。蘋果在專利申請中表示，將會在更輕、更小的新型筆記本電腦中使用燃料電池。蘋果認(rèn)為，燃料電池以及附帶的燃料可以帶來極高的能量密度，在不添加燃料的情況下能支持便攜式電子設(shè)備數(shù)天甚至數(shù)周時(shí)間。
那么燃料電池技術(shù)究竟是什么技術(shù)，真有蘋果所聲稱的那么神奇嗎？
一、燃料電池的原理
燃料電池是將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。其原理是一種電化學(xué)裝置，組成與一般電池相同。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。
其實(shí)燃料電池的概念早在1839年就已經(jīng)提出，但是直到20世紀(jì)50年代才有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，上世紀(jì)60年代，這種電池成功地應(yīng)用于阿波羅登月飛船。從60年代開始，氫氧燃料電池廣泛應(yīng)用于宇航領(lǐng)域，目前在汽車領(lǐng)域已有應(yīng)用，不過在消費(fèi)電子領(lǐng)域，還屬于一項(xiàng)比較新的電池技術(shù)。
智能手機(jī)普及以來，電池續(xù)航能力成為一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)制約因素，日本智能手機(jī)用戶服務(wù)公司FixYa一項(xiàng)關(guān)于iPhone缺點(diǎn)的調(diào)查顯示，排名第一的就是電池續(xù)航時(shí)間短，比例高達(dá)35%。手機(jī)電池續(xù)航能力無法發(fā)生質(zhì)變的原因在于只能仰仗于鋰離子電池的發(fā)展，而鋰電池的提升速度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上智能手機(jī)對電池的需求增長速度。作為智能手機(jī)的開創(chuàng)者，蘋果需要借助燃料電池技術(shù)來解決這一難題。
二、燃料電池的特點(diǎn)
燃料電池具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。
燃料電池是通過燃料與氧化劑的化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，沒有中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，因而這種發(fā)電方式能量轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)50％。其所使用的燃料，既可是天然氣、煤氣和液化燃料，也可以是甲醇、沼氣乃至木柴?？筛鶕?jù)不同地區(qū)的具體情況，選用不同的燃料用于燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)。用天然氣和煤氣等為燃料時(shí)，污染物排出量少，對環(huán)境更友好。
這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用與消費(fèi)電子領(lǐng)域主要的挑戰(zhàn)是便攜性和成本。據(jù)媒體報(bào)道，蘋果申請了一項(xiàng)專利，通過讓燃料電池與可充電電池協(xié)同工作，使燃料電池系統(tǒng)沒有必要集成龐大而很重的電池，從而明顯減小燃料電池系統(tǒng)的尺寸、重量和成本。
三、應(yīng)用于蘋果設(shè)備還需要時(shí)間
與蘋果合作的燃料電池公司Intelligent Energy擁有消費(fèi)者業(yè)務(wù)，其公司網(wǎng)站稱，可根據(jù)客戶的要求度身定做電池，為各種設(shè)備包括筆記本電腦和手機(jī)等提供支持。
去年，Intelligent Energy公司從一家電池公司那里購買了很多專利，以幫助其生產(chǎn)移動燃料電池。這些專利是與蘋果聯(lián)合購買的?，F(xiàn)在，Intelligent Energy公司需要做的事情就是縮小其電池的尺寸，以便安裝于智能移動終端上。
不過燃料電池要真正進(jìn)入蘋果的設(shè)備中可能還需要數(shù)年的時(shí)間。其他廠商也在嘗試使用無線充電技術(shù)、Wi-Fi信號充電技術(shù)等新技術(shù)來解決充電難題，但是目前均未取得理想效果。
生物燃料電池研發(fā)獲突破
近日，中科院青島生物能源與過程研究所生物傳感技術(shù)團(tuán)隊(duì)在基于細(xì)菌表面展示酶的生物燃料電池研發(fā)方面取得重要突破，開發(fā)出具有較高能量輸出和穩(wěn)定性的新型生物燃料電池。該電池在連續(xù)工作55小時(shí)后仍可保持84%的最大輸出功率，表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來其有望作為心臟起搏器電源和便攜式電源得到廣泛應(yīng)用。
生物燃料電池是一種特殊的燃料電池，其使用酶或產(chǎn)電微生物作為生物催化劑，通過電化學(xué)途徑將生物質(zhì)燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。生物燃料電池因具備反應(yīng)條件溫和、原料來源廉價(jià)、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，具備廣泛的應(yīng)用前景。
幾個(gè)月前，有海外媒體報(bào)道稱，研究人員研發(fā)出一種高效的新生物燃料電池原型，能夠通過酶蛋白從糖中獲取能量，理論上效率接近100%，且未來或?qū)⑷〈鷤鹘y(tǒng)鋰電池為手機(jī)等設(shè)備供能。這意味著它的輸出遠(yuǎn)超之前的生物電池，甚至也超過普通的鋰離子電池。
據(jù)悉，這種新生物電池依靠酶蛋白獲得如此高的效率，它能近乎百分之百提取出糖分子所蘊(yùn)含的能量，并且產(chǎn)生二氧化碳和水；而之前的生物電池提取的能量只有六分之一。
巨頭紛紛布局生物燃料領(lǐng)域
近日，日本航空、全日空、美國波音公司及東京大學(xué)等參與的“新一代航空燃料倡議”組織宣布，力爭到2020年實(shí)現(xiàn)可大幅減少二氧化碳排放的生物燃料的商用化。目前，各家公司已開始聯(lián)手制定時(shí)間表，計(jì)劃明年4月前制定完畢。
據(jù)介紹，生物燃料的開發(fā)和普及工作已在全球各地展開。而早在5月，就有33家企業(yè)和團(tuán)體在日本發(fā)起成立了“新一代航空燃料倡議”組織，時(shí)間表將由該組織牽頭制定，而國土交通省也將作為觀察員參與其中。
事實(shí)上，在美國、巴西等國，以本國產(chǎn)的玉米和甘蔗等為原料的生物燃料已被廣泛運(yùn)用。日本因國內(nèi)難以采購到玉米，主要以家庭垃圾和藻類為原料。業(yè)內(nèi)人士表示，通過研究制定時(shí)間表，相關(guān)的提煉技術(shù)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)也將得到確立。
鑒于生物燃料作為接近零排放的綠色能源，在碳稅高企和能源需求上升的推動下，世界能源龍頭紛紛進(jìn)軍生物燃料領(lǐng)域。?？松梨谠诔赓Y1億美元投資以藻類為原料的生物能源產(chǎn)業(yè)后，將注意力轉(zhuǎn)向更有效率的藻類生物燃料。杜邦在美國愛荷華州設(shè)立的商業(yè)化纖維素乙醇生產(chǎn)基地接近完成，今年末該基地有望形成3000萬加侖以玉米秸稈為原料的燃料乙醇產(chǎn)能。
除此之外，科技業(yè)巨頭也表達(dá)了對該市場的濃厚興趣。比爾·蓋茨早在2006年就向用玉米生產(chǎn)乙醇的Pacific Ethanol公司大手筆注資8400萬美元。蘋果公司位于美國的北卡羅來數(shù)據(jù)中心，則是使用由Bloom Energy制造的電池燃料系統(tǒng)，通過生物代謝物產(chǎn)生沼氣能源。
而根據(jù)國際航空運(yùn)輸協(xié)會的最新預(yù)測，到2020年，生物航煤將達(dá)到航油總量的30%。也就是說，未來十年，全球道路運(yùn)輸方面對生物燃料的需求也有望激增近六成。
國內(nèi)方面，政府和企業(yè)也在逐步加大對生物能源的扶持力度。這其中包括發(fā)改委要求推進(jìn)秸稈綜合利用，表明對新型生物燃料業(yè)的前景看好。中石油旗下化工研究院等單位聯(lián)合完成了以浮萍為廉價(jià)原料煉制生物燃料的研究。另外，中石化成功研發(fā)以餐飲廢油制造生物航煤技術(shù)。減排標(biāo)準(zhǔn)的提高和能源消耗的穩(wěn)步增長，將使得作為零排放的生物燃料行業(yè)迎來市場擴(kuò)容的機(jī)遇。
燃料電池?zé)峄驍U(kuò)散至生物燃料領(lǐng)域
本周燃料電池概念持續(xù)受追捧，除了與消息面的刺激有關(guān)外，整體市場交投情緒的回暖也功不可沒。某種程度上看，燃料電池的大熱，與近來新能源汽車炒作熱潮向產(chǎn)業(yè)鏈蔓延的一種表現(xiàn)。而鑒于目前A股的燃料電池概念股只有少數(shù)幾只，在相關(guān)炒作熱潮發(fā)酵之后，這種炒作熱情勢必會向該產(chǎn)業(yè)鏈的其他領(lǐng)域蔓延，比如說生物燃料板塊。
興業(yè)證券(601377,股吧)在一份燃料電池的主題報(bào)告中指出，燃料電池的炒作熱潮具備三大投資邏輯：一是氫燃料電池重大發(fā)明的不斷突破，將打開國內(nèi)市場份額想象空間。目前國內(nèi)對氫燃料電池的關(guān)注度正逐步提高，不過仍局限于擁有相似技術(shù)的公司；未來隨著主題炒作的深入，其產(chǎn)業(yè)鏈上下游的公司也將被充分挖掘。二是在新能源汽車概念被挖掘得差不多之后，市場會轉(zhuǎn)而尋求其他的清潔能源概念股票，在此背景下，氫燃料電池便是一個(gè)較好的選擇。三是美股的映射作用，美股PLUG和BLDP的暴漲，大概率也會引發(fā)國內(nèi)擁有相似技術(shù)公司股價(jià)的上漲。
