-
2016年中國燃料電池原理、發(fā)展歷程及應(yīng)用領(lǐng)域分析
2016/6/1 10:27:17 來源:中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:(一)燃料電池是一種能效轉(zhuǎn)換率高、清潔可靠的新興動(dòng)力燃料電池是是一種不經(jīng)過燃燒過程直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料如氫氣、天然氣等和氧 化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置,是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電、化學(xué)發(fā)電之后 第四種發(fā)電方式。燃料電池(一)燃料電池是一種能效轉(zhuǎn)換率高、清潔可靠的新興動(dòng)力
燃料電池是是一種不經(jīng)過燃燒過程直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料如氫氣、天然氣等和氧 化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置,是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電、化學(xué)發(fā)電之后 第四種發(fā)電方式。燃料電池可以持續(xù)發(fā)電,且生成物主要是水,基本上不排放有害氣體,因此 更加清潔環(huán)保。
燃料電池通過電化學(xué)方式取得能量
燃料電池是直接發(fā)電的原理
與目前在發(fā)電廠和乘用車廣泛使用的以燃燒為基礎(chǔ)的技術(shù)相比,燃料電池?fù)碛泻芏鄡?yōu)勢(shì)。 由于其沒有傳統(tǒng)熱機(jī)卡諾循環(huán)的限制,具有遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī) 30%-35%的能源轉(zhuǎn)換效率,燃料電 池最高能效轉(zhuǎn)化率超過 60%,且具備污染低、無機(jī)械震動(dòng)、噪音低、能適應(yīng)不同功率要求、 可連續(xù)性發(fā)電、可靠性高等優(yōu)勢(shì)性能。
傳統(tǒng)火力發(fā)電總能源轉(zhuǎn)換效率只有 25%
部分燃料電池總能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 60%
燃料電池有廣泛的應(yīng)用,主流應(yīng)用包括交通運(yùn)輸、電源及軍事應(yīng)用等。 固定電源如為城市工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅、邊遠(yuǎn)地區(qū)及孤立海島、輪船離岸應(yīng)用供電市場(chǎng) 目前占比最大;備用電源是美國發(fā)展最快的應(yīng)用之一,這里燃料電池用于大型通信設(shè)備、數(shù)據(jù) 中心和家庭的備用電源;航空航天應(yīng)用是歷史最悠久的燃料電池應(yīng)用之一,用作宇宙飛船、人 造衛(wèi)星、空間站等航天系統(tǒng)的能源供應(yīng)。
汽車燃料電池領(lǐng)域,近年來,在政府扶持、豐田等廠商拉動(dòng)、系統(tǒng)成本下降等因素帶動(dòng)下, 汽車燃料電池應(yīng)用開始爆發(fā)。
(二)燃料電池的歷史來源及發(fā)展歷程
時(shí)間發(fā)展1838 年燃料電池的原理由德國化學(xué)家尚班(Christian Friedrich SchÖnbein)提出,并刊 登在當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)雜志 。1839 年英國物理學(xué)家威廉葛洛夫把刊登燃料電池理論,其后又把燃料電池設(shè)計(jì)草圖于 1842 年刊登。到 20 世紀(jì) 50 年代以前燃料電池一直處于理論與應(yīng)用基礎(chǔ)的研究階段。燃料電池理論和 類型也不斷豐富,1952 年英國劍橋大學(xué)的 Bacon 用高壓氫氧制成了具有實(shí)用功率水平的燃料 電池。在此前期間,GE(通用電氣)資助了 PEMFC 質(zhì)子交換膜燃料電池的研究。20 世紀(jì) 60 年代由于載人航天對(duì)于大功率、高比功率與高比能量電池的迫切需求,燃料電 池才引起一些國家與軍工部門的高度重視。美國 NASA(國家航空航天局)的 Apollo 登月計(jì) 劃中就是采用燃料電池為太空船提供電力和飲用水的,是美國聯(lián)合技術(shù)公司的 UTC Power 通 過引進(jìn)培根專利,成功研制了 Apollo 登月飛船的主電源——Bacon 型中溫氫氧燃料電池,雙 子星宇宙飛船(1965)也采用了通用的 PEMFC 為主電源。再此之后,氫氧燃料電池廣泛應(yīng)用于 宇航領(lǐng)域,同時(shí),兆瓦級(jí)的磷酸燃料電池也研制成功,可見,燃料電池在當(dāng)時(shí)已是一種被驗(yàn)證 的相對(duì)成熟的技術(shù)。20 世紀(jì) 70-80 年代能源危機(jī)和航天軍備競(jìng)賽大大推動(dòng)了燃料電池的發(fā)展。以美國為首 的發(fā)達(dá)國家開始大力支持民用燃料電池的開發(fā),至今還有數(shù)百臺(tái)當(dāng)時(shí)投資的 PC25(200 千瓦) 磷酸燃料電池電站在世界各地運(yùn)行。此后,各種小功率燃料電池也開始在宇航、軍事、交通等 各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。20 世紀(jì) 90年代至今人類日益關(guān)注環(huán)境保護(hù)。以質(zhì)子交換膜燃料電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車、 直接甲醇燃料電池的便攜式移動(dòng)電源、高溫燃料電池電站、用于潛艇和航天器的燃料電池等蓬 勃發(fā)展。(三)燃料電池的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛
燃料電池有三大類主要市場(chǎng):固定電源、交通運(yùn)輸和便攜式電源。
固定電源應(yīng)用是目前最大的市場(chǎng) 固定電源市場(chǎng)包括所有的在固定的位置運(yùn)行的作為主電源、備用電源或者熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料 電池,比如分布式發(fā)電及余熱供熱等。固定燃料電池被用于商業(yè)、工業(yè)及住宅主要和備份能發(fā) 電,它還可以作為動(dòng)力源可以安裝在片源遠(yuǎn)位置,如航天器、遠(yuǎn)端氣象站、大型公園及游樂園、 通訊中心、農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地帶,對(duì)于一些科學(xué)研究站和某些軍事應(yīng)用非常重要。固定電源應(yīng)用在 燃料電池主流應(yīng)用中占比最大,其中美國市場(chǎng)目滲透率略高,大型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心使用量呈較 明顯的上升趨勢(shì)。
除用于發(fā)電之外,熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)燃料電池系統(tǒng)還可以同時(shí)為工業(yè)或家庭供電和供熱。
燃料電池具備多種主流應(yīng)用
電動(dòng)汽車等應(yīng)用
2、交通動(dòng)力應(yīng)用是目前關(guān)注度最高的燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域
交通運(yùn)輸市場(chǎng)包括為乘用車、巴士/客車、叉車以及其他以燃料電池作為動(dòng)力的車輛提供 的燃料電池,例如特種車輛、物料搬運(yùn)設(shè)備和越野車輛的輔助供電裝置等。
汽車用燃料電池作為動(dòng)力系統(tǒng)是目前關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。這是目前是爆發(fā)最迅猛,也是關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。燃料電池為動(dòng)力的叉車是燃料電池在工業(yè)應(yīng)用內(nèi)最大的部門之一。用于材料搬運(yùn)的大多數(shù)燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池提供動(dòng)力,但也有一些直接甲醇燃料叉車進(jìn)入市場(chǎng)。目前正在運(yùn)營的燃料電池車隊(duì)有大量的公司,包括聯(lián)邦快遞貨運(yùn)、西斯科食品、GENCO、H-E-B 雜貨 店等。
便攜式電源市場(chǎng)包括非固定安裝的或者移動(dòng)設(shè)備中使用的燃料電池,目前相比鋰電池的優(yōu)勢(shì)并不明顯,因此市場(chǎng)滲透不快。
鄭重聲明:本文版權(quán)歸原作者所有,轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息之目的,如有侵權(quán)行為,請(qǐng)第一時(shí)間聯(lián)系我們修改或刪除,郵箱:cidr@chinaidr.com。 -
- 熱點(diǎn)資訊
- 24小時(shí)
- 周排行
- 月排行
- 直擊AICon北京現(xiàn)場(chǎng):硅基流動(dòng)首發(fā)煥新品牌及國際站!
- 軍校上新 今年招生有何新變化?一文詳解
- 區(qū)域協(xié)同注入產(chǎn)業(yè)活水!“寧德杯”全球創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽首站寧波成功舉辦
- 遠(yuǎn)大ENR排名背后的科技革命
- 浙江景寧農(nóng)戶19天賣10萬單!阿里陪跑計(jì)劃讓50歲“老姜頭”變身電商新農(nóng)人
- “好房產(chǎn)品力峰會(huì)暨數(shù)字化賦能創(chuàng)新大會(huì)”圓滿落幕,聚焦產(chǎn)品力重構(gòu)與成交效率提升
- “工業(yè)+文化”釋放“新”魅力 工廠車間從幕后走向臺(tái)前打開文旅消費(fèi)新空間
- 山海共進(jìn) 特創(chuàng)未來,2025 山特 T1 峰會(huì)成功召開
- 酷特智能開啟企業(yè)級(jí)應(yīng)用市場(chǎng)新生態(tài) 企業(yè)智能體集群全面招商
- “深海”力量!中國海油攜手電科金倉完成核心系統(tǒng)全面國產(chǎn)化