燃料电池的新进展——汽车氢能技术

smcc

一、引言
1 A# |. d* ?8 H: p8 I3 }' p9 H    能源和资源是人类赖以生存和发展的源泉。随着社会经济的发展，已有的能源和资源正在以越来越快的速度消耗，面对着化石燃料能源枯竭的严重挑战，近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发。在新的能源领域中，洁净无污染的氢能利用技术正在以惊人的速度发展，已引起工业界的热切关注。
1.1氢能简介
8 a) P# x+ N5 l2 }    氢能是一种二次能源，它是通过一定方法从一次能源中提取出来的。作为能源，氢能具备以下特点：原料来源是水，储量丰富，用之不竭；燃烧产物也是水，洁净无污染；能够实现经济、高效的制取、贮存和输送；具有广泛的应用开发潜在价值；易于与电能、热能、机械能等其它能量形式进行互相转换。
1.2氢能的利用
! G9 G5 G( D: [- I+ V# Q" {    氢能在宇航研究中具有广阔的应用前景，如火箭发动机、氢内燃机等。在民用工业领域，燃料电池近年来发展迅速。 燃料电池（FuelCell，FC）技术的最新发展及其诱人的前景，使全世界都看到氢作为能源的可行性和必然性。作为具有“无污染、高效率、适用广、无噪声、具有连续工作和积木化”等优点的动力装置——氢能燃料电池，将随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，在 21世纪的能源舞台上大展风采。二、氢能燃料电池
; V5 d- A7 f" Y  \) r2.1二燃料电池的分类及应用
; v6 z7 s2 I" b& S& \- _     氢能燃料电池是指使用氢气作为活性物质，与氧气（或空气中的氧）发生电化学反应，在清洁的状态下获得直流电能的发电装置。燃料电池依据电解质的不同，分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）。其中，AFC、PEMFC和 PAFC为低温燃科电池；MCFC和 SOFC属高温燃料电池。 燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。AFC已在宇航领域广泛应用；PAFC是民用燃料电池的首选者，作为中型电源的应用进人了商业化阶段；MCFC也已完成工业试验阶段；SOFC是未来大规模清洁发电站的优选对象；PEMFC是最具前途的交通工具的动力，其在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。
2.2国内外燃料电池的发展简况
    世界上几乎所有的经济发达国家都在投巨资研究开发燃科电池技术。美国政府及众多企业每年投资达数亿美元，以UTC（联合技术公司）及其派生出的IFC（国际燃料电池公司）技术最为先进。其他欧洲各国如德国、意大利、法国、荷兰等以及中国、巴西、印度，韩国等世界各国，由政府或与企业界合作，也在燃科电池研究与应用上取得诸多进展。 我国早在50年代就开展燃料电池方面的研究，70年代曾兴起第一次研究高潮，研究主要对象是航天用AFC。90年代初又掀起了第二次热潮，这阶段对PEMFC、MCFC、SOFC及生物电池开展研究，取得了一定成果。但总体来说，我国燃料电池研究与国外水平和实际应用均有相当大的距离，必须加快追赶的步伐。三、燃料电池汽车的开发研制
$ K1 p& _8 L& a3.1研究背景及重要意义
  f2 E& y6 E2 n* i- r. Y    空气污染是现今中国许多城市在环境保护中困扰的主要问题，随着国民经济的发展和人民生活质量的提高，城市汽车数量迅速增加，使汽车排放尾气对空气污染的严重性，正日益受到关注和重视。因此，无污染气体排放的“零排放”电动汽车成为解决环保和能源短缺等问题的发展方向，而以氢气、空气为原料经过电化学反应产生电能的质子膜燃料电池（PE M FC）汽车成为各国科学家的研究热点。 氢能燃料电池汽车的发展，不仅在环境保护、生态平衡及人民身体素质的提高等方面具有重要意义，且为我国的汽车工业发展提供了一个难得的机遇。由于燃料电池电动汽车的发展，世界汽车厂家将重排名次，我国就可以正好在空白的基础上建设能满足燃料电池汽车使用要求的氢燃料供应和加注设施，不会为淘汰原有的老设施而造成巨大浪费，从而在新技术的基础上努力追赶。
3.2国内外燃料电池汽车的技术进展
' j5 d" L' X: S" Y8 v' R3.2.l国外燃料电池汽车的发展情况
    近年燃料电池汽车的开发进展之大和商业化步伐之快确是有目共睹的，世界上主要汽车制造厂家及燃料电池公司几乎无不卷入这场竞争中，发展之迅速，竞争之激烈，为世人瞩目。加拿大巴拉德公司（Ballard），戴姆勒一奔驰公司（Daimler－Benz）及美国福特公司较早加入了PE M FC汽车开发研制的队伍，由它们联合组建的合资公司——DBB燃料电池发动机公司，计划2005年向市场推出5－10万辆质子膜燃料电池动力汽车。 2002年1月，美国政府与通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司联合制定了名为“给汽车自由”的新计划，加强资助有关汽车用燃料电池特别是氢燃料电池的研究开发。2003年，由D/C公司制造的3辆燃料电池公交车，在地处北极圈的冰岛投入实际使用示范运营。前不久，美国通用汽车公司推出的5辆Hydrogen3型燃料电池汽车，首次采用碳纤维复合材料制成的储罐高压储存气态氢，可实现汽车连续行驶400km。 可见，燃料电池汽车技术在美、日、欧等发达国家和地区兴起，构建了这种汽车的广阔消费市场。但从燃料电池汽车的本质而言，发展中国家和地区对此也有强劲的需求，例如中国，就是推广应用燃料电池汽车比较理想的场所之一。
3.2.2我国燃料电池汽车的发展
   我国在燃料电池汽车方面的研究开展较早，上世纪90年代初，许多科研院所就已经开始研究和示范PEMFC及其在车上的应用。据不完全统计，到目前为止，我国已经自行设计、制造、实验了7辆不同型号的燃料电池样车。目前，我国已经开始“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”（即氢能 973项目），正在进行“十五”氢能项目和“863”燃料电池汽车重大专项。 从人类可持续发展的角度出发，我国政府非常重视和支持燃料电池汽车技术的研究和开发。科技部从2001年开始组织实施以燃料电池汽车为重要内容的“电动汽车重大科技专项”，作为12个国家重大科技专项之一，国家投人近9亿元。2002年1月中国科学院在大连宣布启动科技创新战略行动计划重大项目——大功率PEMFC发动机及氢源技术，负责研制的燃料电池发动机可能会装备2008年北京奥运会绿色环保车队。2003年3月，由中国政府、全球环境基金（GEF）和联合国计划开发署（UNDP）共同出资的“中国燃料电池公共汽车商业化示范”项目正式启动实施，采用全球招标方式购置12辆燃料电池公共汽车，在北京和上海示范运行，预计运行160万公里。 此外，国际氢能协会将于2003年10月在北京召开第M届国际氢能高层论坛，届时各国科学家将深人讨论氢能的利用，不仅切磋技术而且从氢能发展战略、政策、经济、标准、安全等全方位促进燃料车的商业化，推动氢能发展。
1 {. p8 l! P: y5 Q9 g四、结束语
/ I/ `, ]& L7 p4 @2 N2 D# Z    环境生态保护、节能和人类的可持续发展迫切要求清洁能源的开发利用，氢能燃料电池的进展给我们带来了希望，以氢能燃料电池作为车用动力源开发的燃料电池汽车表现出广阔的发展前景和强劲的发展势头。 在世界先进技术逐步崭露头角的同时，我国也及时抓住机遇，搭上了FC发展的飞速快车，并一步步缩小着我国汽车工业与世界强国的差距。北京的申奥成功，及之后上海的申博成功，为我国燃料电动轿车项目的开发带来了一股强劲的东风。“能源”、“汽车”、“环保”，我们的目标是——“多赢”。十六大提出的“全面建设小康社会”的目标，无疑包含了对我国汽车工业发展的要求，而“清洁汽车”所扮演的角色就是这“重中之重”。这就需要政府官员和所有致力于该领域的人士共同努力，最终迎接人类氢能时代的到来。

dairry03

这样的汽车就应该早点取代现在的汽车！