各种燃料的燃料电池发展动向

　　清洁能源与新能源各种燃料的燃料电池发展动向钱伯章（高桥石化公司，上海200127）燃料电池以氢为燃料，氢的来源有两种：①储氢罐或储氢材料；②携带液体燃料车载制氢。迄今业已开发的燃料电池有：氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。

　　1氢燃料电池目前，通用汽车公司已研制成功采用氢燃料电池作动力的零排放概念车“氢动一号”。由于燃料电池携带纯氢使用成本高，安全性差，汽车一次补充燃料行车里程短，且纯氢的贮存、运输比较困难。为此还发展了与燃料电池配套的贮氢技术。

　　日本丰田汽车公司开发了车采用的固体氧化物燃料电池以氢为燃料，并采用氢吸附合金供氢方式还配备镍氢电池和发动机驱动系统；最高时速可达150km，续航能力在300km以上。车长4.685m、宽1.825m、高1.72m，可乘坐5人。燃料电池输出功率高达90kW.电池汽车，以氢为燃料，在车厢后部载有8个可容纳1.5m3（0°Q0.1MPa）的氢吸附合金容器。每个容器外形尺寸为540mmX70mmX110mm.最高时速可达140km，燃料电池最大输出功率为50kW.该车每次充满氢气可行走170km.壳牌氢气公司与美国能源转换设备公司（ECD）成立贮氢系统合资企业，开发固体氢化物贮氢技术并实现商业化，计划2003年前将采用车载贮氢罐提供氢燃料的50辆燃料电池汽车推向市场。

　　2甲烷燃料电池使用甲烷作为燃料电池的燃料可避免贮氢和补充氢燃料的后勤问题。但是，在燃料电池的阳极直接氧化甲烷还很困难。在固体氧化物燃料电池中，如工作温度超过800°C，会发生碳质沉积物污染电池问题，如温度低于800°C，则会降低功率密度。美国西北大学和宾夕法尼亚大学采用改进固体氧化物燃料电池性能的方法，在镍系阳极中加入氧化钇并掺杂二氧化铈形成多孔电极，仅650°C就能达到很高的功率密度，这样的温度也不会引起碳沉积问题。

　　利用蒸汽转化在约500°C下由甲烷生产氢气时，由于热动力平衡限制，甲烷只能分解40%左右。若将温度提高到1000°C以上，分解可提高到近100%，但产生大量CO2副产品。日本东京技术研究院开发了可使甲烷完全分解而无C02副产品的工艺技术该工艺在500°C以下及低于0.1MPa压力下进行。甲烷在氧化硅载体的镍催化剂上分解为氢气和碳，碳形成细粉末可回收。产品气体含氢约40%，通过金属氧化物，如Fe2O3和ImO3，氢可使氧化物还原为金属。这样，在300°0左右，用蒸汽可使金属重新氧化得到大量纯氢。它可安置在燃料电池车辆上为燃料电池提供氢气。它不产生C2，与常规的甲烷转化技术相比具有经济上的优点。

　　Energex公司开发了天然气膜法脱氮用于燃料电池的技术。该系统将天然气预处理后送入催化转化器产生氢气供磷酸燃料电池使用。在转化器中，如氢转化成氨，它会与酸反应，缩短燃料电池组合块寿命。脱氮系统采用空心纤维膜，在由微孔聚丙烯支撑的结构上涂覆O.rtrn厚聚硅氧院，形成气体分离阻档层阻止N2，通过第一套工业化装置处理的气体已nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播给Omaha的四台200kW燃料电池组运行。氮的减少可使该燃料电池组寿命延长四倍，达到6年。更换燃料电池的费用为2500美元cW，而降氮费用小于600美元/kW.天然气的含氮量从8.5%减小到6%即可满足用户要求。该公司拟建的大规模系统可将粗天然气的含氮量减小到任意的管输规格。

　　3甲醇燃料电池戴姆勒-克莱斯勒公司开发了新一代以甲醇为动力的燃料电池汽车――Necai5，动力更大，更可靠。甲醇是一种理想的液体贮氢介质，可像汽油或柴油那样运输、贮存和处理。戴姆勒-克莱斯勒公司、巴斯夫公司、BP公司、Methanex公司、Statoil公司和Xcellsis公司合作将甲醇燃料电池汽车推向商业化，Necar5的推出，标志了甲醇燃料电池技术商业化迈出了重要一步。甲醇转化器所用催化剂由巴斯夫公司提供，含有氧化铜和其它金属氧化物，活性更高、更稳定。甲醇与水混合进入转化器，高活性的催化剂可使甲醇转化产生大量氢气，操作温度为200 350°C.Necar5燃料电池汽车可在冷态下快速启动。

　　Methanex公司也与三菱和三井公司合作，推进甲醇燃料电池汽车在日本的应用。

　　4汽油燃料电池通用汽车（GM）公司和丰田汽车公司均致力于汽油燃料电池汽车的开发。该技术从清洁碳氢化合物燃料的汽油中制取氢气，采用这种制氢方式的燃料电池优点是采用含硫少的清洁燃料，可延长燃料电池自身寿命，并且容易维修。由于使用汽油，现有的汽油加油站也能得到充分利用。同时能量效率较高，内燃机能量效率为15%，汽油燃料电池可高达22%~32%.排放⑶2也较少，内燃机排放CO2为220gm，而汽油燃料电池为110~140gm.通用汽车公司和埃克森美孚公司开发了的汽油为燃料的燃料电池高效转化器，可产生高质量的氢气用以驱动燃料电池。现已完成汽油转化器集成系统的验证，该燃料电池组可产生25kW动力。

　　5燃料电池用组件材料的开发进展杜邦公司参与燃料电池的开发，并提供先进的燃料电池组件材料，包括Nafion全氟化膜和工程聚合物，应用于质子交换膜（PEM）燃料电池。2000年杜邦已投资数百万美元在美国Wilmington建立了燃料电池技术开发中心。现在，50%以上PEM燃料电池组件材料都由杜邦公司制造提供。）公司与日本本田汽车公司共同研制汽车燃料电池的聚合物膜和膜电极组合件（MEA），用以改进汽车燃料电池性能，降低造价。MEA由固体聚合物膜和催化电极组成。塞拉尼斯研制成功以聚苯并咪唑为聚合物膜的高温MEA.用这种材料制造的燃料电池操作温度可高达180而传统的氟树脂膜的工作温度约为100°C.提高温度可使燃料电池更耐原料中的杂质。塞拉尼斯公司可望成为领先的燃料电池用MEAnba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播商。

　　（上接第115页）许洪华，倪受元。独立运行风电机组的最佳叶尖速比控制|J|.太阳能学报，1988王效良。并网风力发电机组电控系统的设计。华南理工大学学报，1997，25（6）12―16.