燃料電池應用

時至今日，己有多種類型的燃料電池根據(jù)不同的應用需求被研發(fā)出來。按導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，世界范圍內燃料電池作為通訊網(wǎng)絡設備、物流和機場地勤的備用電源市場份額増長了214％。預計至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

燃料電池的應用

具體應用作簡單介紹如下：

（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，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用于便巧式移動電源的所需要解決的技術問題。

（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害中，燃料電池被用作獨立電站，為救災工作發(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），這是燃料電池技術應用于固定電站的最大技術挑戰(zhàn)。

（3）交通動力電源

交通動力電源一直是清潔能源技術研發(fā)的主要誘導因素，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應用于汽車動力的新紀元。