
在眾多的新能源技術中,燃料電池是一顆令人矚目的璀璨新星。燃料電池能夠通過電化學反應,直接將燃料的化學能轉化為電能,徹底改變了傳統化石能源從化學能→熱能→機械能→電能的轉化路徑,極大地提高了化石能源的發電效率,降低了顆粒物、氮氧化物以及硫氧化物等污染物的排放。
在20年代70年代氫經濟浪潮的推動下,燃料電池的研發進入了一個高潮,而今的燃料電池技術正在逐漸接近商業化,可利用的燃料種類也不再局限于氫氣,合成氣、天然氣,甚至生物質和煤炭也都能夠通過燃料電池直接發電。目前,多種多樣的燃料電池正在逐步的改善人們的生活方式和電力發展模式,正在眾多領域中大展身手。
“排頭兵”:質子交換膜燃料電池
目前商業化推廣最為廣泛的當屬質子交換膜燃料電池(PEMFC)。PEMFC作為一種低溫燃料電池,可以工作在常溫下,啟動速度小于1分鐘。2014年12月,日本面向本土市場推出的首款量產的燃料電池車MIRAI便是采用的PEMFC。事實上,燃料電池已經不是燃料電池車商業化的瓶頸,關鍵問題在于加氫站的建設。PEMFC對氫氣的純度要求高達99.999%,而且氫氣難以儲存,為此建設加氫站的成本要遠遠高于建設充電樁。但是,在一些特殊場合,并不需要數量巨大的加氫站,美國PlugPower公司采用PEMFC作為叉車的電源,成功地解決室內內燃機動力污染、噪音的問題,為此燃料電池叉車受到沃爾瑪等公司的熱烈歡迎。
最近,PEMFC在移動電源領域也開始嶄露頭角,在美國和歐美已經推出了產品級的燃料電池移動電源,通過更換燃料盒的方式來為筆記本電腦、手機等移動設備充電,雖然目前價格較鋰離子電池移動電源高出不少(大約10倍),但在一些特殊場合(登山運動、野外生存),燃料電池移動電源的續航能力及環保特性已經能夠讓其占有相關的市場。
還有一個不容忽視的領域——PEMFC備用電源。PEMFC不僅啟動速度快,保存時間大于10年,而且單次續航能力僅僅取決與燃料電池罐的大小,可以輕松達到24小時,甚至一周的時間,能夠大大的保障電力的供應,在數據中心、通信基站等領域的需求非常大。

“大塊頭”:熔融碳酸鹽燃料電池
熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是一種高溫燃料電池,采用熔融的碳酸鹽作為電解質,工作溫度高達650~750攝氏度。與低溫燃料電池相比,高溫燃料電池催化劑的選擇范圍增大了,可以采用鎳等非貴金屬催化劑,而且燃料的選擇范圍也增大了,不僅可以吃“細糧”氫氣,還可以吃“粗糧”天然氣、合成氣等碳氫燃料。也正是因為這個特點,MCFC在分布式發電領域和小型固定式發電領域中有了更強的競爭力。目前,熔融碳酸鹽燃料電池的單電池面積可以做到一平方米,單個電池堆可以做到300千瓦,系統的發電效率可達47%。

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