發展簡史
早在19世紀法國科幻小說鼻祖凡爾納的小說中,預想家們就預言,有朝一日社會將通過以氫為基礎的能源而被徹底改造。這種重量很輕的氣體是宇宙中最豐富的元素,它能夠從水中製成;它出奇地潔淨;燃燒時排放出基本上是新鮮的蒸汽。當被輸入到產生電力的燃料電池中時,它提供空前的效率一這些電化學反應堆從燃料中所攝取的有用能量高達內燃機的兩倍。
當人類步入21世紀,開始面臨著巨大的能源壓力。傳統的能源(主要是不可再生的化石燃料)正日趨枯竭,過度依賴石油進口引起地緣政治不穩定而且化石燃料燃燒後排放的廢氣造成嚴重的空氣污染,甚至加速氣候變化,因此要實現經濟、社會的可持續發展,尋找新的替代能源迫在眉睫。氫能作為最潔淨、高效的新能源,已經引起全世界的廣泛關注。
燃料電池(FC)技術的突飛猛進使得氫能的夢想在21世紀開始變成現實。以氫為動力的燃料電池汽車(FCV)得到了世界各國政府和企業的高度重視,並且取得了重大進展,預計在未來的5--10年內FCV將正式進入市場,以加氫站、輸氫管道建設為標誌的“氫經濟”初露端倪。
產品特點
氫燃料電池技術是未來改變人類生活的十大新技術之一,將成為解決石油危機的新途徑。
其實氫燃料電池已不是什麼全新的技術,20世紀60年代,氫燃料電池就已經成功地套用於航天領域。往返於太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。
進入70年代以後,隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術,很快,氫燃料電池就被運用於發電和汽車。波音公司於2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。
全球範圍內已經掀起諸多關於氫燃料電池汽車和電動汽車孰是孰非的熱議,國內輿論也不乏對中國以純電驅動為新能源汽車戰略取向的質疑。
氫燃料電池汽車是終極環保汽車。氫燃料電池汽車零排放,且一次加氫續駛里程長,加氫時間短,相當於汽油車,一直以來被作為新能源汽車技術路線之一。
汽車製作
汽車用 FC研究最多、最成功的是質子交換膜燃料電池(PEMFC)。PEMFC作為第五代FC,由於具有能量轉化率高、低溫啟動、無電解質泄漏等特點,被公認為最有希望成為電動汽車的理想動力源。但是由於PEMFC需採用貴金屬Pt作為電極催化劑,不僅提高了成本;而且限制了燃料只能採用純氫,因為燃料中的微量CO也可導致Pt中毒。對於甲醇、汽油等燃料,必須經過重整純化,從而增加了系統的複雜性。PEMFC技術取得了重大突破,燃料已經實現內重整,使得系統體積大為減少,有望進一步“減負”;更重要的是催化劑中pt載量大為降低,成本問題有望得到解決,當然氫動力燃料電池車也只是處於試驗和少量製造階段,相信PEMFC汽車在不久的將來能夠實現商業化。
電池套用
FC是一種將儲存在燃料(氫)和氧化劑(氧)中的化學能通過電化學反應直接轉化為電能的裝置,其過程不涉及燃燒,無機械損耗,能量轉化率可高達80%,產物僅為電、熱和水蒸氣;而且FC運行平穩,無振動和噪音,所以被認為是21世紀的綠色能源。
FC技術在汽車上的套用給汽車產業發展帶來了革命性的突破,同時也推動了自身的發展。FC可以用作汽車的(輔助)動力電源,也可以用作輔助電源(APU)。
事實上,人們考慮更多的是FC電動汽車(FCEV),它不同於傳統汽車,其動力來自FC,而不是內燃機,可以減少燃料消耗,產生更少的污染物排放,當以氫作燃料時,能真正實現汽車的“零排放”,因此更符合人們的經濟環保觀念。此外,在能量耗盡後, FCEV不像傳統的蓄電池電動汽車(BEV)那樣需要長時間充電,而只需補充燃料即可繼續工作,這一點對汽車駕駛者來說尤為方便。
開發的FCEV主要用兩種類型:純燃料電池動力車和燃料電池一蓄電池混合動力車。純燃料電池動力車採用大功率的FC堆疊,以確保在沒有後備蓄電池的情況下能提供啟動、瞬時加速的動力;而燃料電池--蓄電池混合動力車以蓄電池為主動力,小功率的燃料電池用作續程器。
當 FC用作 APU時,汽車使用內燃機驅動,部分燃料通過 FC更有效地轉化為電能,它可以為汽
車輔助設備提供足夠的功率,使汽車變得更舒適、更環保、更安全。