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燃料电池项目简介

2006-04-13 10:47:03
华夏经纬网

一、燃料电池结构:
    固体氧化物燃料电池(SOFC)是全固体结构的燃料电池,工作温度800~1000℃,即使没有共生系统能量效率也接近60%,且与电站大小及负载量均无关系。当热、电联供时,燃料电池的总效率可达85%。易于与煤气化和燃气轮机构成联合循环发电。SOFC是典型的清洁能源,NOx的排放量最低,SOx的排放量实际为零。它的燃料来源广泛,可以是氢,也可以是天然气或煤制气。对燃料中的杂质容忍能力高。SOFC主要有管式和平板式两种结构。前者是美国西屋电气公司从20世纪80年代就开始开发的,后者是德国西门子公司1992年才开始研制的。100KW的管式SOFC试验电站已在荷兰建成,设计电效率为50%,热效率为25%,总的能量效率为75%,电总功率为165KW。平板式SOFC虽然起步很晚,但目前的功率已超过20KW,电池功率密度已达到0.6W/cm2。鉴于20~30KW模块是未来SOFC电站的基本集成单元,SOFC有可能在21世纪前期完成产业化研究。急需要作的工作是把电池的工作温度降到中温区(800~850℃),以降低SOFC对材料的要求。作为社区热、电联供装置,SOFC是所有燃料电池中最佳选择,这种社区性,环境友好性,高效率的发电装置有可能在供电系统中起主要作用。特别是我国煤炭资源很丰富,如果用SOFC去取代传统的燃煤发电设备,不仅可以提高能量转换效率,而且可以大大降低污染。PEMFC在国际上也是小规模试生产。我国经过5年努力,现有4个单位具备研制20~30KW电池的能力,所有材料都有待国产化,DMFC和SOFC尚在研究阶段。近期用于便携式电子设备的小功率能源器件方面的市场为数十亿至百亿级,2005年前后用于电动车辆和储能的大功率能源器件和材料产业为千亿级的市场。燃料电池的技术关键在于降低工作温度,缩小体积。这需要首先在原理上、材料上取得突破,同时在加工工艺方面提高。

二、电动汽车用燃料电池:
    到本世纪前10年末,燃料电池汽车将成为氢经济的主力军。实际上,汽车工业在这门新技术方面的投资遥遥领先。4年前,福特和戴姆勒·奔驰,即现在的戴姆勒·克莱斯勒公司采取了震惊竞争对手的行动,投入7.5亿美元,用于与Bollard公司组建一个合资企业,为的是到2004年生产燃料电池汽车。通用汽车公司和丰田汽车公司也不甘落后,在追求同一目标方面联手。本田、雷诺·日产、现代和大众汽车等公司也加入了这场竞赛。分析家说,今天每年有5亿到10亿美元左右投入到这项汽车工业的“曼哈顿计划”之中。甚至亨利·福特的曾孙,福特公司的董事长小威廉·克莱·福特都宣布,燃料电池将“最终结束内燃机一百年的统治”。之所以就连小福特这样的人也确信燃料电池会取代活塞发动机,一个原因是,这种电池所提供的燃料效率同其可敬的竞争对手相比激增了惊人的10%。另一个原因是燃料电池技术的发展潜力巨大,有希望在今后几十年里成倍提高其经济引人注目的各种长处。相比之下,活塞发动机则是
一种越来越难改进的成熟的技术。一旦燃料电池市场开始起飞,其影响可能会滚雪球般地增大。汽车中的燃料电池既可用于运输,也可以在停车时发电输入到电网中。这种双重用途的“超级轿车”所产生的好处大概会使之使用起来比传统的汽车省钱,从而使石油被氢取代的过程加快。石油在今后的年代中还可以起作用。能源专家洛文斯打趣说:“它主要适用于支撑地面”。

三、燃料电池市场发展趋势:
    作为未来交通可持续发展的解决方案,燃料电池汽车技术已成为世界各国关注的问题。在我国“863”计划和“十五” 计划中,也都明确将替代动力汽车技术列为重点发展项目。近日,美国能源部长亚伯拉罕也宣布,布什政府将与美国国内汽车制造商联手开发燃料电池。这似乎意味着,此种以氢为原料的燃料电池最终将取代汽油,成为下一代汽车的动力来源,从而降低环境污染和美国对进口原油的依赖。虽然汽车制造商们大幅度地提高了汽车的燃油效率,但是汽车尾气污染问题还是无法得到根本解决。而使用燃料电池作为动力的汽车引擎排出的“尾气”是干净的水。早在2001年,通用汽车下属致力于燃料电池研发的“全球替代驱动中心”,就在实现燃料电池汽车批量化生产的征途上取得了一系列革命性进展。在燃料电池车技术领域内的主要成就包括:在欧宝赛飞利多功能旅行车基础上开发的“氢动一号”燃料电池概念车;以及开发成功具备更优化动力系统的“氢动三号”原形轿车;而一款动力密度高达每升1.75千瓦,创造了世界新记录的燃料电池车也相继问世;并推出了首部装载了汽油重整器的汽车。据通用汽车负责人介绍,致力于燃料电池研发的“全球替代技术中心”成立于1988年,通用汽车公司集中了约250名相关领域内的专家,在美国和欧洲倾力开发燃料电池技术,其目标就是使这一环抱技术能尽早广泛应用于汽车生产当中。在近日北美国际车展上,通用不负众望的推出了第一款从零开始全新设计使用燃料电池驱动系统的 AUTOnomy车型,这也是第一款将燃料电池与线传操控电子技术相结合的车形,它成为一个汽车发展史上划时代产品。
随着世人对自身环境的不断关注,绿色环保的力量不断加大,同时世界石油资源不断趋于枯竭,人类迫切需要一种即环保又高效的车用清洁再生能源,经过反复斟酌,燃料电池被确定为替代石油的新能源。据悉,它是利用氢和氧反应可以发电的原理,来作为动力源驱动车辆。有关专家表示,目前依据电解质的不同,燃料电池基本分为五种:碱性燃料电池(AFC)----采用氢氧化钾溶液作为电解液;质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用极薄的塑料薄膜作为其电解质;磷酸燃料电池(PAFC)采用200℃高温下的磷酸作为其电解质;熔融碳酸燃料电池(MCFC);固态氢燃料电池(SOFC)。目前,应用最广泛的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。据业内专家介绍,由于燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节,其效率大为提高,约为内燃机的两三倍。燃料电池汽车在成本和整体性能上特别是行程和补充燃料上明显优于其它电池的电动汽车。美国《财富》杂志的评论文章声称:“燃料电池将会把那些驱动世界轿车、卡车以及公共汽车的嘈杂而又污染环境的活塞发动机淘汰,就像淘汰蒸汽机那样。”

四、我国发展状况:

    ●2002年12月4日至5日,科技部高技术研究发展中心将在上海举行“上海燃料电池汽车及零部件技术国际研讨会”。出席会议的有中国863计划电动汽车专项总体组组长、美国FREEDOMCAR项目组负责人;美国、德国、日本、中国著名汽车公司高层代表以及燃料电池领域的国内外知名专家。我国自2002年1月正式启动这个项目以来,开发小组已完成了电池堆和燃料电动机系统的开发,经调试和完善后,预计在2005年将实现商业化运行。目前我国燃料电池汽车的开发主要集中在北京、上海,其分别担负燃料电池大客车和燃料电池轿车的开发任务。

    ●被称为朝阳产业的“电动汽车”将于今年6月在我市试运行。在列入国家“十五专项”中,武汉市同时争取到混合动力客车、混合动力轿车和七个关键部件项目。根据去年底的一份合约,武汉市研发的电动汽车将成为2008年北京奥运会的重要交通工具。据介绍第一批样车将达到20台。

五、项目合作方式:
    项目开发与合作方式:利用武汉现有条件、资源和国内庞大的市场,引进著名品牌(美国通用、福特、英荷壳牌石油公司、英国石油公司、德国戴姆勒·克莱斯勒、西门子、日本丰田等)的公司建立燃料电池生产工厂和研发中心,填补国内空白实现产业化生产;经过培育后争取境外上市。国内外BOT、国内外合作、合资均可

六、项目总投资:
    预计该项目总投资3亿美元左右

七、项目进展情况:
    策划阶段

八、联系方式:
    武汉市发展计划委员会招商引资办公室 086(027)82827217
     E-mail:zyb999@263.net

  
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主办单位:武汉市人民政府台湾事务办公室
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