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质子交换膜燃料电池的发展现状

2014-07-23 10:05 出自 燃料电池 http://www.agrsscert.com/

90年代以来,基于质子交换膜燃料电池高速进步,各种以其为动力的电动汽车相继问世,至今全球已有数百台以PEMFC为动力的汽车、潜艇、电站在国内外示范运行。20世纪60年代,美国首先将PEMFC用于Gemini宇航飞行。伴随着全氟磺酸型质子交换膜碳载铂催化剂等关键材料的应用和发展,80年代,PEMFC的研究取得了突破性进展,电池的性能和寿命大幅提高,电池组的体积比功率和质量比功率分别达到1000W/L、700W/kg,超过了DOE和PNGV制定的电动车指标。表4-4-1列出了国内外开发的几种燃料电池汽车的主要性能指标,性能完全可以与内燃机相媲美。

表4-4-1 国内外开发的几种燃料电池汽车的主要性能指标

  Power Motor Power 最高速度 加速时间 Climb 里程 燃料消耗
ChaoYue3 50kW+15Ah 65kW (max) 122km/h 19(0~100) 20% 230km 1.12kg/100km
Fokus FCV 75kW 70kW(max) 128km/h 15(0~100) 20% 250km 1.76kg/100km
Hydrogen 3 75kW 70kW (max) 140km/h 15(0~100) 20% 400km(liq. H2) 1.75kg/100km

由于质子交换膜燃料电池高效、环保等突出优点,引起了世界各发达国家和各大公司高度重视,并投巨资发展这一技术。美国政府将其列为对美国经济发展和国家安全至为关键的27个关键技术领域之一;加拿大政府将燃料电池产业作为国家知识经济的支柱产业之一加以发展;美国三大汽车公司(GM,Ford ,Chryster)、德国的Dajmier-Benz、日本的Toytomotor等汽车公司均投入巨资开发PEMFC汽车。

处于领先地位的加拿大Ballard公司已经开始出售商业化的各种功率系列的PEMFC装置。

在我们有中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、上海空间电源研究所、上海神力等很多单位在开展PEMFC的研究,并取得了长足进展,接近国外先进水平。就技术而言,千瓦级的PEMFC技术已基本成熟,阻碍其大规模商业化的主要原因是燃料电池的价格还远远没有达到实际应用的要求,影响燃料电池成本的两大因素是材料价格昂贵和组装工艺没有突破,例如使用贵金属铂作为催化剂;昂贵的质子交换膜及石墨双击板加工成本等,导致PEMFC成本约为汽油、柴油发动机成本(50$/kW)的10~20倍。PEMFC要作为商品进入市场,必须大幅度降低成本,这有赖于燃料电池关键材料价格的降低和性能的进一步提高。

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