燃料电池行业重现曙光

　　2014年1月PEMFC燃料电池系统集成商Plug Power获得沃尔玛、宝马等客户3200万美元订单，使得相关企业股价快速上涨，同时两家主要燃料电池堆厂商：Ballard Power的毛利率已提升至27%，FuelCell Energy的毛利率也已转正，经历了近15年的沉寂后燃料电池行业又重现曙光；燃料电池是真正的清洁能源：只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断的产生电能，理想转化效率为83%，目前实际转换效率在45%-60%，内燃机的效率大约在30%-40%，且生成物主要是水，基本上不排放有害气体。

　　PEMFC、SOFC和MCFC是主流技术路线：目前商业化应用的燃料电池技术为质子交换膜、固体氧化物和熔融碳酸盐燃料电池，根据性能的不同，前者主要应用于汽车，后者主要应用于热电联产和固定式发电。

　　商业化逐步推进：燃料电池兴起于2000，但是受制于成本迟迟没有商业化，随着近几年成本的下降，燃料电池在各个领域的商业化逐步推进，包括：家用热电联产、固定式发电、燃料电池汽车；家用燃料电池产品在2009年初以ENE-Farm名称在日本正式进入商业化阶段，目标到2015年ENE-FARM年销售量达到50000台，2012年日本ENE-FARM的销售量就达到了20000台，价格相比于2009年下降了50%，市场规模超过5亿美元；2012年全球燃料电池电站安装量为120MW，同比增长50%，IT企业的数据中心是燃料电池的主要应用场所，目前Bloom Energy的燃料电池系统发电成本已经和光伏发电相当，2013年燃料电池出货量有望继续增长50%至187MW；2013年以来，特别是随着Tesla锂电池汽车的推出，汽车大厂开始加速合作开发燃料电池汽车，2015年现代和丰田将率先量产1000台燃料电池汽车，预计届时量产的成本有望从目前的10万美元降至5万美元，上汽集团也计划从2015年开始逐步推出商业化的燃料电池汽车。

　　行业催化剂：燃料电池行业仍然处于大规模商业化的前夜，但是我们预计2014年行业可能会出现事件性的催化因素：燃料电池成本下降，BallardPower System 2014年运营利润有望扭亏为盈；KPCB领投的SOFC燃料电池厂商Bloom Energy有望在2014年上市；日本商业化超预期，2014年ENE-FARM的售价下降了25%，东京燃气计划销售同比增长57%.

　　国内燃料电池的研发相对落后，目前从事燃料电池的相关企业包括参股新源动力的南都电源、上汽集团；参股上海神力的江苏阳光，生产质子交换膜的东岳集团。

　　燃料电池简介燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置，不同于一般电池，只要能保障燃料的供给，燃料电池将会持续发电；燃料电池技术主要应用领域包括三方面：固定式电站发电（主要电源、备用电源、热电联产）、交通运输动力（燃料电池汽车）、便携式电源。

　　燃料电池原理燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置。

　　燃料电池通过氧与氢结合成水的电化学反应而发电，燃料电池的基本组成有电极、电解质、燃料和催化剂；以质子交换膜燃料电池为例，反应机理很简单，H2在阳极催化剂的存在下被氧化成H+和e-，H+通过质子交换膜达到阴极，e-通过外电路达到阴极，和O2在阴极催化剂的作用下生成水；燃料电池具备发电站的功能，且效率高，无污染：发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应，电解质将两个电极隔开，导电离子在电解质内移动。不同于普通的电池，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断的产生电能。燃料电池的理想转化效率为83%，目前实际转换效率在45%-60%，而火力发电和核电的效率大约在30%-40%.燃料电池生成物主要是水，基本上不排放有害气体，是一种非常清洁的能源。

　　按电解质材料，现在推出的燃料电池可以分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜型燃料电池。

　　碱性燃料电池用碱性液体作为电解质，工作温度是室温，是早期开发的产品，20世纪60-70年代用于阿波罗登月飞船、航天飞机、空间轨道站的动力电源，但是因为以液态氢为燃料的碱溶液型燃料电池造价昂贵，关注逐渐减少；磷酸型燃料电池以磷酸水溶液作为电解质，工作温度100-200℃，是研究最多的燃料电池之一，20世纪60-70年代UTC等公司制造了64台磷酸型燃料电池发电装置，先后在美国、加拿大、日本进行了试运行，但是磷酸星燃料电池在能量综合利用方面不如熔融碳酸盐和固体氧化物燃料电池；熔融碳酸盐型燃料电池以高温下处于熔融状态的碳酸盐（碳酸锂、碳酸钾）作为电解质，工作温度600-700℃，发电效率45%-55%，不仅可以直接利用余热进行供热，而且排除的高温气体可以带动汽轮机二次发电，1991年后日本把该型电池作为研究重点；固体氧化物燃料电池以固体氧化物烧结体（如氧化锆）作为电解质，工作温度900-1000℃，发电效率50%-60%，可以直接利用进行供热或二次发电，因此可以用于热电联供系统；SOFC的工作温度位于800-100摄氏度，其优势在于排放高温预热可进行综合利用，易于实现热电联产，燃料利用率高，且不需要采用贵金属催化剂。但是SOFC工作温度很高，导致电池启动慢，需要更多的保温设备以维持电池高温。

　　质子交换膜型燃料电池采用氟系高分子膜作为电解质，工作温度60-100℃，便于小型化，1997年Ballard建成了3辆质子交换膜电池作为能源系统的公交车。质子交换膜燃料电池PEMFC的工作温度为80摄氏度，适用于便携式电源、机动车电源和中小型发电系统；燃料电池作为一种轻质、高效的动力源一直是航天的首选，Apollo飞船从1996年开始采用碱性燃料电池，服役期间累计运行时间超过10000小时，表现出良好的可靠性和安全性；美国航天飞机载有3个额定功率12 kw的碱性燃料电池，采用液氢、液氧系统，燃料电池产生的水可以供航天员饮用，从1981年到2011年的30年间，燃料电池堆累计运行了101000小时，可靠性达到99%以上。上一页 [1] [2] [3] 下一页