燃料电池技术论文范文

燃料电池技术论文篇1

燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池（DMFC），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。

氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，CO等一些气体也可作为MCFC与SOFC的燃料。从长远发展看，高温型MCFC和SOFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。

燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1]，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。

1，中国燃料电池技术的进展

“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2]，其中，用于电动汽车的“5kW质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）方面，我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以与世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理研究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW电池组与电池系统。5kW电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100W/kg，体积比功率为300W/L。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kW移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kW电池组构成的30kW电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3]。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。

在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。

在固体氧化物燃料电池（SOFC）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密YSZ电解质薄膜，研制出一种能用作中温SOFC连接体的Ni基不锈钢材料。负载型YSZ薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.4W/cm2,负载型LSGM薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度达到0.8W/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。

2，国外燃料电池技术发展迅猛

燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4]。

欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，PEMFC技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。

目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。

3，我国开发燃料电池技术相对乏力

我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室研究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，并取得很大进展。特别在PEMFC方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型MCFC和SOFC具有特别重要的意义。但是我国在MCFC、SOFC研究方面与国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，与发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，且研究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的研究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研究和开况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的研究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的Ballard一家公司的资产就达10亿美元。

4，大力发展燃料电池技术势在必行

从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分认识并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。

国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6]。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7]。

鉴于世界燃料电池发电技术的发展迅猛、市场广阔的前景和我国长远发展的战略需要，国家科技部、国家计委、国家经贸委应该联合制订我国燃料电池发电技术的发展规划，既要组织有关高等院校、科研院所积极攻关，更要引导国家电力公司、石油集团、石化集团及汽车、机械制造等工业企业热情参与，集中力量，加大人力、物力、财力的投入，急起直追，共同推进燃料电池发电技术的研究开发。在具体做法上，我们应从高起点起步，整机引进国外的燃料电池发电设备，可先引进规模较小的电池堆。在努力消化吸收的基础上，积极创新，这样可以使我们更快地掌握高技术，有利于加快我国燃料电池电站技术的发展。

燃料电池技术论文篇2

【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。

“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下， 使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。

1. 分布式电源

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（Fuel Cell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1 微型燃气轮机

微型燃气轮机（Micro Turbine），是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96 000 r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500 ℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2 燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1 燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11 MW的设备及便携式250 kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700 ℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2 性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1 s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3 技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高，对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05 mm。比较先进的已达到0.01 mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700 ℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。

2. 大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第二次革命

2.1 大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（Power Electronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（High Power Electronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第二次革命。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（Custom Power）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。

2.2 灵活交流输电技术(FACTS)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能，但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有：工程造价比常规的解决方案高，因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于FACTS技术；FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置控制系统的协调配合问题；FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题；FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为，FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。

燃料电池技术论文篇3

1、科索沃战争及近年来美国西部大停电、马来西亚全国性大停电、台湾发生的三次大停电事故给我们的启示

科索沃战争实际上以南联盟的失败而结束了，战前人们预料的北约必须出动地面部队才能结束战斗、有可能又是一场越南战争的情况没有出现，北约仅靠78天的空袭就迫使南联盟屈服了。在这里我们必须充分注意到美国用石墨炸弹破坏南联盟电力系统，从而破坏南联盟国民经济，造成南联盟人民生活陷入极大困境在结束战争中所起的巨大作用。

电力工业属技术资金密集型行业，电能生产、输送、使用是在同一时间内完成的。现代电力系统的主要特征是"大机组、大电网、高电压"，运行技术复杂、管理水平要求高。电网上任何一点的故障所产生的扰动都会以光的速度波及开来，严重的故障可能会引起大面积停电甚至全网崩溃，造成灾难性的后果。今年7月29日23时30分，由于台南县关庙乡附近山崩，压电第326号高压输电线铁塔，使得嘉义及台南的两条输电线路跳闸所引发的台湾全岛大停电，至少造成上百亿元新台币的损失，并导致岛内民众一片惊慌。1996年7月2日、8月10日在美国西部连续发生的大停电事故和1996年8月3日马来西亚发生的全国性大停电事故，以及台湾1995年5月24日、8月5日、1999年7月29日发生的三次大停电事故，损失惨重，教训沉痛，给以大电网集中供电的现代社会敲响了警钟。科索沃战争和上述大停电事故告诉我们：以"大机组、大电网、高电压"为模式的现代电力系统是非常脆弱的，在战争状态下更是不堪一击！大电网大面积停电所造成的后果是灾难性的！从现在开始，"大机组、大电网、高电压"的模式再也不能继续发展下去了！

如何保证大电网的安全稳定运行，如何保证电力的连续生产、稳定供应成为下世纪电力工业面临的重大课题。在这里我们要指出：分散电源供电系统-燃料电池发电厂由于其巨大的优越性将成为21世纪电力行业的主力军，掌握和发展燃料电池发电技术是事关国家安全和中华民族振兴的重大问题；是事关我国国民经济可持续发展和占领21世纪电力工业技术制高点的重大战略课题。

2、燃料电池发电技术发展简况

2.1 燃料电池的工作原理及特点

燃料电池（Fuel cell）是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将富氢燃料的化学能转化为电能的发电装置。其工作原理与一般的电池相似，基本上由电子导电的阴极和阳极及离子导电的电解质构成。在电极与电解质的界面上电荷载体由电子变为离子，在阳极（燃料电池的负极又称燃料极）进行氧化反应，在阴极（燃料电池的正极又称空气极）进行还原反应，燃料扩散通过阳极时失去电子而产生电流。当外部不断地输送燃料和氧化剂时，燃料氧化所释放的能量也就源源不断地转化为电能和热能。

燃料电池被称之为继水电、火电和核电之后能持续产生电力的第四种连续发电方式，有着传统的火力发电难以比拟的诸多技术上的优点。

首先，燃料电池属于能量直接转换的装置，效率很高。各种燃料发电的平均理论效率在90%以上，应用中因电解质的电阻以及阴阳极的化学反应阻力，实际效率也均在50%以上。如果进一步将化学反应中产生的热能加以利用，燃料电池的总效率可达到80%以上。

其次，燃料电池的环境兼容性好。由于整个能量转换过程中没有燃烧，CO2的排放量比常规火电减少40-60%，SOX和NOX的排放量更低，比火电减少90%以上。同时，能量转换的主要装置无运动部件，因此噪音极小。据测试，在已建燃料电池电厂外9米处的噪音仅为60dB。

第三，设备可靠性高，对负荷的适应能力强，可以无人操作。燃料电池过载运行或欠载运行都能承受而效率基本不变，负荷变化时响应速度很快。可以直接建在终端用户附近，没有庞大的输配电网络，供电可靠性高。同时节约大量的输配电设备费用并减少损耗。

第四，燃料来源广、建设工期短、使用方便。由于是组件化设计，建厂时间很短（平均仅需2个月左右）。电厂不需大量冷水，占地面积极小（几十平方米即可），加上无污染无噪音，选址几乎没有任何限制。可用来发电的燃料种类众多，甲醇、煤气、沼气、天然气、含氢废气、轻油、柴油等均可。

从以上这些突出的特点可以看出，燃料电池是一种高效洁净方便的发电装置，非常适合作移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，尤其适宜应用于重要的政府与军事等部门。随着燃料电池的商业化推广，其成本价格会迅速降低，民用市场的前景也将十分广阔。

2.2 燃料电池的主要类型

燃料电池的种类不少，按使用的电解质不同分类，主要有磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧气物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。

PAFC型燃料电池

磷酸燃料电池（PAFC）电解质采用磷酸H3PO4。磷酸化学稳定性好且容易得到，利用磷酸的燃料电池工作温度适中（200℃左右），容易实现大型化应用。

磷酸燃料电池（PAFC）是目前技术最成熟、应用最广泛和商业化程度最高的燃料电池。

MCFC型燃料电池

熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）的电解质为碳酸盐Li2CO3-K2CO3，以氢气为燃料，氧气为氧化剂，负荷电流密度150mA/cm2，单个电池电压达到0.75-0.85V。工作温度高至650℃左右，不需要低温电池必须的铂系催化剂，而且对燃料的纯度要求相对较低，可以在电池内重整燃料。高工作温度加速了化学反应速度，减少了极化损失，效率提高到55-58%，高温度的排放气体可用来进行热电联产或与汽轮机联合循环，总效率更可达70%及更高。所以设备比PAFC型相对简单，价格也有优势。

MCFC型燃料电池的商业化比PAFC型晚近10年，要解决的关键是寿命问题，即在高温下液态电解质的腐蚀与渗漏问题。

SOFC型燃料电池

固体氧化物燃料电池（SOFC）使用高温下成为氧离子导体的陶瓷（氧化锆系等）为电解质，因此不会出现电解质的蒸发和析出，也没有电解液引起的材料腐蚀和电极析出等问题。工作温度900-1000℃，具有效率高（50-65%）、出力密度大、结构简单、寿命长等优点，可用于替代大型火电。缺点是必须有能适应高温的材料和较高的制造技术。

PEMFC型燃料电池

质子交换膜燃料电池（PEMFC）也称为固体聚合物（有机膜）电解质燃料电池，相对于其它几种燃料电池发展较迟。工作温度50-100℃，启动快，固体有机膜的电解质不怕震动。实际应用效率可达80%以上，具有高比能量和比功率及低温快速启动等特点。

2.3 燃料电池技术的发展概况

1839年英国的W.Grove在实验室里验证了燃料电池的工作原理。但直到1939年苏格兰的F.T.Bacon才第一次用KOH水溶液制造出了燃料电池，工作温度100℃，电池电压0.89V，电流密度13mA/cm2。以后美国联合技术公司（UTC）购买Bacon的专利，率先开发燃料电池技术，并于1984年成立国际燃料电池公司（IFC）。

燃料电池技术最初的应用开始于本世纪60年代的航天技术上。采用碱性电池AFC，但由于其应用条件较苛刻，必须使用纯氢和纯氧且微量的CO2即令电解质变质，随后开发了磷酸型燃料电池PAFC。PAFC是目前技术最成熟商业化应用最广泛的燃料电池，价格已降低至1500美圆/kW，美日欧等国投入运行的PAFC型电站已超过百座，最大容量者为东京电力公司的五井电厂（11MW）。

PAFC的缺点是它需要贵重金属铂做催化剂，还需要外部的燃料处理器来重整燃料以提高含氢量，降低了电池的效率并增加了费用和占地。因此，七十年代末开始开发被称为第二代燃料电池的熔融碳酸盐电池（MCFC）。MCFC工作于高温600-700℃下，燃料的重整在内部进行从而提高了效率降低了成本，可用于大规模发电。目前有2MW级验证电站于1996年开始在美国Santa Clara运行，其建设周期仅2月，占地400m2，距厂房9米处噪音低于60分贝，发电效率53.7%，燃料使用天然气和液化气，单位造价1700美圆/kW。

固体电解质型燃料电池SOFC被列为第三代燃料电池。具有高效率寿命长的优点，目前正进行kW级的试验工作。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是近几年研究最广泛、技术发展最为迅速的燃料电池。由于电解质采用高分子膜，具有构造简单、启动快、常温工作的优势，最适宜为汽车等交通工具提供无污染的动力。加拿大Ballard公司在1994年研制出可载75人的PEMFC型电动客车，连续行驶里程超过400公里。

目前，世界上几乎所有的经济发达国家都在投巨资研究开发燃料电池发电技术。美国政府及众多企业每年投资达数亿美圆，以UTC及其派生出的IFC技术最为先进，IFC和日本东芝公司于1990年成立的ONSI公司生产的PC-25型设备应用最广，产品遍布美日欧。日本的富士电机、东芝公司、三菱电机等公司在政府支持下，自六十年代开始，继美国之后大力研发燃料电池技术，运行中的电站仅PAFC型即超过100座，装机30MW以上。欧洲各国，加拿大，韩国等国家由政府和企业界合作，也在燃料电池研究与应用上取得诸多进展。

我国在60年代就开始了多种燃料电池的实验室研究，70年代曾投入大量人力物力研究燃料电池用于空间技术，此后研究工作有很长时期的停顿。最近几年，科学界和企业界的一些有识之士开始重新将目光投向燃料电池技术，尤其在PEMFC技术方面已取得了较大的进展。但由于刚刚起步，国家和企业投入资金极为有限（仅为千万元人民币级），且研究力量分散各处，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的成果进行实际应用试验。

2.4 燃料电池发电方式与火力发电方式的技术经济比较

燃料电池发电的高效率、无污染、低噪音性能符合未来工业的发展趋势，其简单的运行方式和优越的运行稳定性是火力发电难以比拟的，多种燃料种类和方便来源使燃料电池不存在应用上的障碍。

燃料电池是分散电源，可以直接建在终端用户。没有庞大的输配电网络，不存在网络故障引起的供电中断，供电可靠性大大提高了。燃料电池故障只影响局部用户，没有现代电力系统大面积停电的危险。

从目前看，国外已运行的燃料电池电站的价格大约为1500美圆/kW，考虑燃料电池的环保效益，已具备与火电竞争的资格。燃料电池建设周期短，占地极小，就近负荷安装，节约建设费用、运行费用和维护费用的同时，节约了输配电网络建设费用并减少线损。而在传统火力发电时，由于电站基本上都远离负荷中心，往往需要投入相当于发电设备造价1-2倍的网络建设费用来配套。网络的安全与稳定运行更是时刻困扰大电网的问题之一。

3、从国家安全及战略高度出发认识发展我国燃料电池发电技术的重大意义

3.1 给我国电网安全运行提出新的挑战

自李登辉提出"两国论"以来，两岸关系骤然紧张。李登辉提出"两国论"是对大陆反应的一种试探，其目的是为台湾走向独立制造舆论。从李登辉上台以来的种种表现看，其否定一个中国的原则蓄谋已久，其最终目标是分裂祖国实现。这种局面的出现毫无疑问会导致海峡两岸发生一场战争，而这一战争将引发更大范围的战争。也就是说，由于美国长期介入，和台湾有着广泛而密切的联系，并且美国明确表示反对中国政府用武力解决。所以一旦两岸发生战争，可以肯定美国将站在李登辉一边，陈兵海峡直接和中国政府进行军事对抗。最近，竞选美国下届总统的小乔治.布什就声称将用武力保护台湾的安全。在此情况下，我国不仅仅是面对台湾李登辉的军队，更大程度上是面对美国的强权势力，美国在科索沃战争中使用的石墨炸弹完全可能会投向中国大陆的电力系统。由于大陆电网覆盖区域广、人口多，战争破坏造成的大停电所带来的灾难性后果将更为严重，对此我们必须有高度清醒的认识，万万不可掉以轻心。作为国民经济基础的电力工业，如何保证电能的连续生产稳定供应？如何避免电网崩溃所带来的灾难性后果？已现实地摆在我们国家面前。我们必须制定相应的措施，未雨绸缪，防患于未然。很明显，燃料电池作为分散电源供电系统，在战争状态下的可靠性是任何其他系统所无法比拟的。因此加快发展我国的燃料电池发电技术，对保障国家安全，抵御外敌入侵，促进国民经济健康发展将起到不可估量的作用。

3.2 加快发展我国的燃料电池发电技术，占领21世纪电力工业技术制高点，是我国国民经济可持续发展的战略需要

由于燃料电池具有能量转换效率高，污染极小，用水少、占地小等突出优点，在发达国家已受到政府和企业的高度重视，并成为十分活跃的重要研究领域。美国政府1995年就把燃料电池列为影响美国国家安全和经济繁荣的27个关键技术领域之一，美国时代周刊1995年将燃料电池电动车列为21世纪十大高新技术之首。美、加、日、欧都在投入巨资开发燃料电池，已在国防工业和民用工业等方面取得较大进展。美、加、欧已将燃料电池应用于第三代潜艇，美国有数万台燃料电池发电站应用于宾馆、医院及居民小区，日本已建成11MW燃料电池发电厂。

21世纪将是氢能的世纪，燃料电池作为把氢能直接转化为电能的洁净发电装置即将大规模全面进入社会，从军用到民用，从潜艇汽车动力、卫星飞船电源到城市区域供电，其开发应用前景十分广阔，市场潜力巨大。美国预计：到2017年30%的电能将由燃料电池提供。我国是一个发展中国家，能源作为基础工业在国民经济中的地位十分重要，加强燃料电池的研究开发并形成新的经济增长点，意义重大，尤其是关系到我国加入WTO后未来整个能源行业的发展。

我国政府已认识到燃料电池的重要性，但是，组织开发的力度还远远不够。与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，总的来说仍处于科研阶段，离实用化商业化应用还有较大距离。迄今为止，还没有燃料电池发电站的应用实例，这和我国这样一个大国的地位很不相称。其主要原因在于：研究力量分散，经费投入少，没有产业界的参与。尽管国家科技部也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，但经费较少，年度经费仅为百万元级，与发达国家数亿美元的投入相比微不足道。承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，没有企业的介入，很难形成产业化的趋势。而美、加、欧、日则有数十家专门研究开发、生产制造燃料电池的公司，如加拿大的Ballard公司，其资产已达10亿美元。

从国家安全和国民经济可持续发展的战略需要出发，我国必须大力发展军民两用燃料电池发电技术。为了促进燃料电池发电技术的实用化商业化研究开发，建议由国家科技部、国家发展委、国家经贸委牵头，根据国家长远发展需要出发，制订规划，组织有关高等院校、科研院所和国家电力公司、石油集团、石化集团及机械制造等工业部门参与研究开发。集中研究力量，加大经费投入。除国家加大研究经费投入力度外，各大电力、电气、汽车、石油、石化等企业也应投入大量人力、物力、财力从事燃料电池发电技术的研究开发和应用工作。比如国家电力公司系统，1998-2000年城乡电网改造总费用达3000亿元，可否从中拿出10亿元用于燃料电池发电技术的研究开发和应用工作？

下世纪头十年，将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本都将取得重大突破。分散电源供电系统-燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以"大机组、大电网、高电压"为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。对能源领域的这场革命，政府、企业、科研院所、高等院校都必须给予足够的认识和重视，准确把握它所带给我们的机遇和未来。针对电力工业，我们不应过分强调发展更高的电压等级、更大的单机容量以及大区电网互联等。适当控制单机容量、电压等级、电网规模的发展，而应将有限的人力、物力、财力投入到燃料电池发电技术的研究开发和应用上来，使之早日实用化产业化，为国家安全和国民经济可持续发展服务。

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燃料电池技术论文篇4

[关键词] 燃料电池 优势 发展状况 环境保护

1 发展燃料电池是实现节能和环保的有效手段

近10年来，中国、美国等国家经济的快速发展，带动了对石油的旺盛需求。虽然目前国际石油储量还相当丰富，但是石油主产区(中东地区)的政治不稳定，石油输出组织不断采取限采保价措施，使原油价格快速攀升并持续维持在高位。国际能源争夺愈演愈烈，美国、日本、欧盟等都不断加快调整各自的能源战略，全球能源形势正经历深刻演变，亟需我们对能源问题从战略的高度重视和深入思考。

上世纪70年代的石油危机和近年来石油价格恐慌等能源效应表明，对能源资源的占有量、能源综合效率、能源使用的方式和能源使用的安全性成为影响一个国家人民的生活水平提高、综合国力的发展以及国家文明和社会进步的重要因素。中国从1993年成为石油净进口国，2004年对原油的进口依存度已超过40%，预计2020年对原油的进口依存度将达到60%。因此，保持石油的安全供应成为涉及国家安全的重大问题。多年的实践证明，在一定的国际能源环境下，迅速改善能源环境的有效手段就是节能。

在“九五”和“十五”期间，我国在节能方面已取得了较好的成绩，那么在节能方面还能有所作为吗？从国际上来看，目前每百万美元GDP消耗的标准油分别是：日本90吨，约为世界平均水平的1／3；美国250吨，欧盟180吨，而我国836吨。每百万美元GDP消耗的标准油，我国是日本的9.3倍，美国的3.4倍。此外，“十五”期间，我国能源消费的弹性指数平均值已超过了1，这说明我国能源消费增长速度已经超过经济增长速度。如果按照这种弹性指数发展下去，到2010年我国将消耗30亿吨以上的标准煤。而这个能源的消费量是我国原来制订的2020年的规划目标。再从年人均能源消费量来看，目前发达国家的消费量很大。例如，从年人均消费标准油来看，日本和欧盟为4吨，美国大于8吨，而中国不到1吨。对于中国这样一个人口大国来说，如果按照发达国家年人均能源消费量进行活动，很难实现可持续发展，根本不符合国情。节能、建设节约型社会成为改变这一发展模式的重要手段。不过，要实现节能降耗，不找到一条跨越式的降耗之路，肯定无法实现目标。例如，上海在“十五”期间，万元GDP能耗已下降了16.5%。要在“十一五”期间在“十五”的基础上将万元GDP的能耗再降20%，只有倚重于新技术的应用。

目前，在以化石燃料为主的能源供给模式中，能源的供给量总是与污染物的排放量一同增长。国家环保总局张力军副局长认为，48.1%的中国城市的空气质量处于中度或重度污染，颗粒物是首要的污染物。张力军说，在人口超百万的特大型城市中，二氧化硫和颗粒物超标比例高，空气质量达标比例低。如果能将节能措施落实到位的话，在减少能耗总量的同时，也同时减少了污染物的排放量。因此，节能除了减少对能源的净需求，还能起到环保的作用。

从能源系统效率来看，目前中国能源的综合利用效率为32%，而发达国家的为40%，甚至50%左右。如果按开采效率32%计算，从开采、加工、运输、到新设备，中国总的能源利用效率为9.3%，不到发达国家的50%。要进一步提高能源利用效率，必须倚重于新技术的应用。在常规火力发电中，能源效率受卡诺循环（由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程）的限制，能量转换效率不高。例如，内燃机的能源效率只能达到18％～24％。而燃料电池的理论热电转化效率可达85%-90%，实际能量转化效率在40%-60%的范围内。若实现热电联供，燃料电池的总能量利用效率可达到80%以上。为了实现“十一五”提出将单位GDP能耗降低20%的约束性指标，在十届人大二次会议上，总理强调使用新能源、可再生能源以及节能汽车的重要性。在2005-2020年国家科技发展计划中指明，在未来，氢能尤其是燃料电池公共汽车将成为城市公交系统的主要组成部分。从应用的角度来看，燃料电池除了可作为发电装置以外，还可以作为电动汽车、家用机器人、笔记本电脑、以及众多可移动电子装置的电源。2000年诺贝尔化学奖获得者（美国德克萨斯大学）Alan G. MacDiarmid教授在2006年5月国家自然科学基金委员会成立20周年时预言，将来汽车的动力将从仅用空气和生物乙醇或生物燃油的燃料电池中获得动力。美国已将燃料电池列为27个国家关键技术领域之一，加拿大将燃料电池列为国家知识经济的支柱产业之一，我国也已将燃料电池列为“九•五”攻关计划之一。

2 燃料电池的优势及应用

广义的燃料电池是一种发电系统。该系统包含燃料处理或重整系统、直流输出的电流和电压调节系统、热交换系统、安全控制系统和其他装置。狭义上的燃料电池是一个单电池或独立的电池堆，它包含燃料重整系统、燃料电池反应系统、能量回收系统等。其中,燃料重整系统可以将天然气等转化为可供电池使用的富氢气体，比较复杂。但是，在使用H2为燃料的燃料电池中可以省去这一系统。

2.1 燃料电池的优点

与其它类型电池和其它产生能量的方法相比，燃料电池有如下的优点：

2.1.1 能量转化率高

在燃料电池中可以将燃料的化学能直接转变为电能，不需要经过中间燃烧过程，能量转换中不受卡诺循环的约束，能量转化效率很高。

2.1.2 环境污染少

由于燃料电池具有高的能量转换效率，产生相同能量排放的二氧化碳的量就比使用热机过程产生相同能量排放的二氧化碳的量减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。燃料电池所用的燃料在反应前必须经过脱硫及脱除污染物的步骤，在燃料电池的发电过程中，化学能转变为电能是按电化学原理进行的，不经过热机的燃烧过程，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物，减轻了对大气的污染。当燃料电池以纯氢为燃料时，化学反应的产物仅为水,从根本上消除了污染物的排放。

2.1.3 噪音污染少

在燃料电池系统的运行过程中几乎没有移动的部件，运行过程没有通常发电机发电的噪音。

2.1.4 比能量高

液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍，直接甲醇燃料电池的比能量是锂电池的10倍以上。虽然目前燃料电池的实际比能量只有理论比能量的10%左右，但比其它高能电池还是高很多。

2.1.5 使用寿命长

在通常的化学电池中，正极活性物质和负极活性物质是共处于同一体系中，电池的使用寿命受到正极活性物质和负极活性物质的用量及循环寿命的制约。然而，燃料电池的正极活性物质和负极活性物质是从外部供给的，因此从理论上来看，燃料电池的寿命不会短。

2.1.6 操作方便，安全可靠，灵活性大

燃料电池的结构简单，辅助设备少，几乎可以在任何需要的地方发电，不必使用输送电线和电站等配套设备，操作十分方便。燃料电池的灵活性大，功率可以从几瓦到兆瓦，使用对象可以从手机到大规模发电。在使用过程中，燃料电池的可靠性大，能量效率与负载的大小没有太大的关系。同时，由于整个电池系统是由单个电池组成的，维修时只要拆换单个电池就可以了，十分方便。

2.2 燃料电池的应用

燃料电池的发展历史已经有160多年。伴随着燃料电池的发展，其应用领域也在不断扩大，下面分别讨论。

2.2.1 在军事上的应用

燃料电池具有高效、多面性、使用时间长、运行噪音低、安全方便、灵活可靠、适合移动等特点，非常适合军事的需要。比如：美国海军的海底探索船只和潜艇就常用燃料电池来驱动。

2.2.2 在移动装置上的应用

微型燃料电池的寿命长、质量小、燃料添加方便、安全可靠，比常规的电池更具优势。美国、日本、欧盟、中国等正在研究以燃料电池为能源的手机。

2.2.3 在家庭中应用

可解决农村能源问题，供给较大的电子设备电能，如用于即将面世的家用机器人。

2.2.4 在空间领域的应用

早在60年代，美国就将燃料电池用于登月计划。燃料电池在这一方面应用是最为广泛的。

2.2.5 在固定区域的应用

在区域发电中使用燃料电池，可以避免长距离输电的电力损耗和解决架设线路困难等问题。

2.2.6 在运输车辆中的应用

在运输车辆中，特别是在城市公共汽车中使用燃料电池，可以提供清洁无污染的能源。

3 燃料电池的发展状况

3.1 燃料电池的发展历史

早期燃料电池的价格很高，主要应用于航天领域中。经过世界各国多年竟相研究和开发，目前燃料电池的价格已经大幅度降低。从燃料电池的发展来看，已有160多年的历史。1839年，当用铂电极电解H2SO4溶液时,Grove发现铂电极对新析出的氢气和氧气有电催化活性，从而提出燃料电池的雏形。1889年,Mond和Langer首先采用“燃料电池”一词来命名这类电池。1894年，Ostuard从热力学上证实：用低温电化学氧化法获得燃料能量的效率远高于用热机方法获得能量的效率。然而，由于在发电技术和电极过程动力学理论研究中没有取得突破性的进展，直到20世纪50年代，燃料电池才有实质性的进展。Bacan开发了多孔镍电极，制造了第一个千瓦级碱性燃料电池系统。现代燃料电池的研究与开发始于20世纪50年代，并以60年代末美国将燃料电池成功应用于阿波罗登月计划为顶点和标志。70年代后，由于全球石油危机和环境保护的呼声，使燃料电池又一次引人注目，成为研究的热点。80年代熔融盐和90年代的固体氧化物燃料电池也得到了很大的发展。如今，质子交换膜燃料电池的研究已经取得了重要进展，已研制出了高功率密度的质子交换膜。美国、日本、欧盟、中国等国都开展了众多领域燃料电池的研究。

3.2 中国燃料电池的发展现状

正如前面讨论的，由于我国国民经济的快速发展，伴随着许多城市的空气污染十分严重。为减少城市空气污染和提高能源使用效率，科技部和有关部委共同组织了以“清洁能源行动”和“清洁汽车行动”为主要内容的“空气净化工程”，并在包括北京市、上海市在内的全国30多个城市实施。同时，北京市和上海市制定了一系列的法规、政策和措施，以推动清洁能源技术和清洁汽车技术的推广和应用，减少城市空气污染，改善空气质量。下面我们回顾一下燃料电池的发展现状。

中国燃料电池的研究和开发始于1958年。当时的电子工业部天津电源研究所最早开展燃料电池研究。上世纪70年代初期，在航天事业的推动下，我国燃料电池的研究出现过一次高峰。90年代中期，国家科技部和中国科学院将燃料电池列入“八五”攻关项目，我国出现了研究燃料电池的第二个高峰。其中，质子交换膜燃料电池被列为重点项目，以大连化物所为牵头单位在全国开展了质子交换膜燃料电池的电极材料和电池系统的研究，组装了多台1百瓦、1千瓦、2千瓦、5千瓦、50千瓦的电池组和电池系统。2000年9月，上海神力科技公司开发出以纯氢气为燃料的质子交换膜燃料电池的观光车，同年11月，北京富源新科技开发公司也开发出以质子交换膜燃料电池为动力的汽车。2001年，科技部开始实施以燃料电池汽车为重要内容的“电动汽车专项”，作为12个国家重大科技专项之一，国家投入近9亿元。2005年8月上海神力科技有限公司承担了科技部电动汽车重大专项中10辆轿车发动机、4辆大巴发动机的研制任务。研究成果通过了科技部监理检查组对神力科技工作的节点检查验收。制备的电动汽车的续驶里程为230km，在0-100km/h间的加速时间为19s，燃料经济性指标达到1.132kg/100km。

3.3 小型燃料电池的研究现状

几年来不断有公司宣布推出用于便携产品的微型燃料电池原型，业界人士曾在2004年期望“2006年可以像购买普通干电池一样，在超市里买到甲醇燃料盒”。然而,2007年已经来到，虽然有些燃料电池厂商实现了小批量生产，但距离这个愿望还有相当长的路要走。不过，越来越明朗的是：技术的不断改进、公众认知度的深入以及来自政府的支持，都在加速推进微型燃料电池的商业化进程，目前已到破茧成蝶的阶段，全面起飞指日可待。

在以3C电子产品为主要应用领域的小型燃料电池方面，现今全球最具有成为3C电子产品新世代电源潜力者，当属质子交换膜燃料电池，其中又以小型直接甲醇燃料电池具有激活速度快，使用的燃料为甲醇，具有储运方便且成本低等优势而倍受青睐，近年在全球国际大厂积极投入研发推波助澜下，技术进展迅速。ABI的分析师Atakan Ozbek说：“许多公司正在以飞快的速度开发该产品的原型” 。他预计，全球的微型燃料电池出货量将会从2004年的5,000个增长到2011年的2亿个，销售额也将从100万美元上升到20亿美元。国外最近的研发成果及部分产品显示小型甲醇燃料电池已经接近商业的需求。

(1)日本

日本东芝公司2003年推出小型甲醇燃料电池(大小：10.82x2.95 x1.57英寸，重量：28.9盎司)，能提供5小时的电量，燃料盒可以重复使用。因为该电池所使用的电极与锂电池的相同，所以它也可以替换便携设备中的锂电池。该公司2004年的小型甲醇燃料电池输出功率100mW，（大小：22 × 56 × 4.5mm，重量：8.5g），燃料储存槽(厚:9.1mm，甲醇容量2ml，溶度为99.5%的甲醇)，这种超小型燃料电池可用于便携式音乐播放器和卡片型收音机等电子设备，如果用于笔形音乐播放器，电池可使用20小时。日本东芝公司2005年推出采用燃料电池的MP3随身听原型机如图8所示，其中一款是闪存产品，一款是微型硬盘产品，分别采用了输出功率为100mW和300mW的燃料电池。300mW燃料电池(尺寸：60x75x10mm)，播放器（尺寸：65×125×27mm），带电池重量为270g。一次充电后可以维持60小时的运作。

(2)韩国

韩国三星尖端技术研究所(SAIT)研制成功了可支持笔记本电脑正常工作10小时的燃料电池系统，其最大输出功率为20W，燃料使用100ml甲醇水溶液。2006年前后，将燃料电池的单位体积能量密度由当前的200Wh/l左右提高到500Wh/l，达到与现有锂离子充电电池相同的水平。

(3)美国

摩托罗拉计划投入巨资于北美Tekion 公司进行。用于为手持设备提供1mW到50W的功率的燃料电池。可以广泛用于工业计算机、卫星设备、笔记本电脑以及移动电话上。他们利用燃料电池反应产生的温度上升现象，加快了甲醇的汽化反应，提高了反应效率，使功率密度最高可达250mW/cm2，是直接甲醇型样机的4～5倍。

(4)德国

直接采用甲醇的燃料电池的样品的平均输出功率为12 W，最大输出为20 W，可提供5 h的电能。德国SFC公司专门面向笔记本电脑和掌上电脑的小型燃料电池。平均输出功率为25W。

(5)中国

直接甲醇燃料电池项目落户济南。

4 发展燃料电池的挑战

国内外研究和开发燃料电池的实践表明，燃料电池项目是一个系统工程项目，不是一朝一夕、某个单位就能够完成的，需要政府、企业、科研院所的通力合作，经过一定时期的努力才能完成的。正如中国院大连化物所衣宝廉院士说的“燃料电池的商业化不是百米冲刺，而是厚积薄发的长跑”。他在2006年东莞召开的第27次全国物理与化学电源会议上，指出燃料电池的初期成本较高，目前中国独立研究的燃料电池中还存在燃料电池的循环寿命有待于进一步提高的不足。

5 发展燃料电池的展望

21世纪是氢能的世纪，新材料的发现和纳米技术的发展将有利于降低燃料电池的成本，而环境的治理和能源的缺乏等问题势必大大地促使燃料电池大规模地进入人类社会。目前，欧洲、美国和日本等发达国家以及许多发展中国家都制定了严谨的计划，投入了大量的人力、物力和财力对各类的燃料电池进行大规模的研究和开发。专家预计到2010年燃料电池的汽车才可能大规模生产；到2017年，全世界30%的电力是有燃料电池提供的。燃料电池技术将导致21世纪新能源的革命。

燃料电池一旦得到普遍应用，那么，我们的社会便将步入一个使用氢能源的新型社会，而这种氢能源，实际上永远也不会枯竭。因此，燃料电池可能引发自工业革命以来的又一次大变革。

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燃料电池技术论文篇5

燃料电池发电是将燃料的化学能直接转换为电能的过程，其发电效率不受卡诺循环的限制，发电效率可达到50％一70％，被誉为二十一世纪重要的发电新技术之一。目前，国际上磷酸型燃料电池已进入商业化，其它几种燃料电池预计在2005年一2010年200KW一将全面进入商业此。对于这种蓬勃发展的发电新技术，国家电力公司应该采取怎样态度?要不要发展?怎样发展?这些问题亟待解决。

l 燃料电池发电的技术特点和应用形式

1．1 技术特点

燃料电池发电是在一定条件下使燃料(主要是H2)和氧化剂(空气中的02)发电化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。与常规发电相比燃料电池具有以下优点：

(1)理论发电效率高，发展潜力大。燃料电池本体的发电效率可达到50%一60％，组成的联合循环发电系统在(10-50)MW规模即可达到70％以上的发电效率。

(2)污染物和温室气体排放量少。与传统的火电机组相比，C02排出量可减少40％一60％。Nox(＜2ppm)和SOx(＜1ppm)排放量很少。

(3)小型高效，可提高供电可靠性。燃料电池的发电效率受负荷和容量的影响较小。

(4)低噪音。在距发电设备3英尺(1．044米)处噪音小于60dB(A)。

(5)电力质量高。电流谐波和电压谐波均满足IEEE519标准。

(6)变负荷率高。变负荷率可达到(8％一lO％)／min，负荷变化的范围大(20%一120%)。

(7)燃料电池可使用的燃料有氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油等。

(8)模块化结构，扩容和增容容易，建厂时间短。

(9)占地面积小，占地面积小于lm2／KW。

(10)自动化程度高，可实现无人操作。

总之，燃料电池是一种高效、洁净的发电方式，既适合于作分布式电源，又可在将来组成大容量中心发电站，是2l世纪重要的发电方式。制约燃料电池走向大规模商业化的主要因素是：高价格和寿命问题。

2．1 燃料电池的应用形式

(1)现场热电联供，常用的容量为200KW一1MW。

(2)分布式电源，容量比现场用燃料电池大，约(2-20)MW。

(3)基本负荷的发电站(中心发电站)，容量为(100-300MW)。

(4)燃料电池还可用于100W-100KW多种可移动电源、便携式电源、航空电源、应急电源和计算机电源等。

2 为什么要在我国电力系统发展燃料电池发电技术?

2．1 采用燃料电池发电是提高化石燃料发电效率的重要途径之一

以高温燃料电池组成的联合循环发电系统，可使发电效率达到60%-75%(LHV)，这一目标将在2005年左右实现。预计到2010年，发电效率可超过72％。煤气化燃料电池联合循环(IGFC)的发电效率可达到62％以上。以燃料电池组成的热电联产机组的总热效率可达到85％以上。燃料电池本体的发电效率基本不随容量的变化而变化，这使得燃料电池既可用作小容量分散电源，又可用于集中发电应用范围广泛。

2．2 燃料电池发电可有效地降低火力发电的污染物和温室气体排放量

燃料电池发电中几乎没有燃烧过程，NOx排放量很小，一般可达到(O．139一 0．236)kg／MW·h以下，远低于天然气联合循环的NOx排放量(1kg／MW·h一3kg/MW．h)。由于燃料进入燃料电池之前必须经过严格的净化处理，碳氢化合物也必须重整成氢气和CO， 因此，尾气中S02、碳氢化合物和固态粒子等污染物排量也污染物的含量非常低。与常规燃煤发电机组相比，C02的排放量可减少40％一60%．在目前CO2分离和隔绝技术尚不成熟的状况下，通过提高能源转换效率减少CO2排放是必然的选择。

2. 3 采用燃料电池发电可提高供电的灵活性和可靠性

燃料电池具有高效率、低污染、低噪声、模块化结构、体积小、可靠性高等突出特点，是理想的分布式电源。与目前一些可做为分布式电源的内燃机相比，燃料电池的发电效率更高、污染更低。在250KW-lOMW的功率范围内，具有与目前数百兆瓦中心电站相当甚至更高的发电效率。作为备用电源的柴油发电机由于污染和噪声大不宜在未来的城市中应用。低温燃料电池不仅发电效率高，而且启动快、变负荷能力强，是很好的备用电源。现代社会对供电的可靠性和环境的兼容性要求越来越高，高效、低污染的分布式电源系统日益受到重视。近年来美国、加拿大、台湾相继发生因自然灾害或人为因素造成的大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电，给社会和经济造成了巨大的损失。北约轰炸南联盟，使电力系统严重受损。这些由不可抗力引起的电网破坏无不使人引发出一个重要的思考：提高我国电力系统供电的可靠性和供电质量，虽然主要依靠电网的改造和技术革新，但如果在电网中有许多分布式电源在运转，供电的可靠性将会大大提高。

对于象军事基地、指挥中心、医院、数据处理和通讯中心、商业大楼、娱乐中心、政府要害部门、制药和化学材料工业、精密制造工业等部门，对电力供应的可靠性和质量要求很高。目前采用的备用电源效率低、污染严重、电压波动大。而采用燃料电池作为分布式电源向这些部门提供电力，会使供电的可靠性和电力质量大大提高。他们将是燃料电池发电技术的第一批用户。

对于边远地区，负荷小且分散，若建设完善的电网，不仅投资大，线损大，且电网末端地区电力质量不稳定。对于这些区域若辅助燃料电池发电的分布式电源，更能有效地解决这些地区的电力供应问题。燃料电池的重量比功率和体积比功率均比常规的小型发电装置大，因此，它也是理想的移动电源，适合于各种建设工地、野外作业和临时急用。

2．4 发展燃料电池发电技术是提高国家能源和电力安全的战略需要

美国已将燃料电池发电列为国家安全关键技术之一。美、日之所以能在燃料电池技术方面处于世界领先地位，与国家从战略高度予以组织、资助和推动密不可分。在目前复杂的国际环境下，高技术的垄断日趋严重，掌握清洁高效发电的高新技术对未来国家的能源和电力安全具有重要的战略意义，而燃料电池发电技术，正是这种高效清洁的高新发电技术之一。燃料电池突出的优点，以及发达国家竟相投入巨资研究开发的行动，足以说明燃料电池发电技术在21世纪会起到越来越重要的作用。

2．5 发展燃料电池发电技术是国电公司“加强技术创新，发展高科技，形成高新技术产业”的需要

燃料电池发电技术是电力工业中的高新技术，己受到普遍重视。美国燃料电池发电技术的研究开发主要由美国能源部组织实施，其中一个重要的目的就是形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力。日本的东京电力公司、关西电力公司及其它公用事业单位是日本燃料电池开发及商业化的主要承担者和推动者，其目的也是为电力公司注入新的经济增长点以获得巨大的经济效益和社会效益。

国家电力公司处在完成“两型”、“两化”、 “进入世界500强”的历史时刻，恰逢党中央国务院号召全国各行业“加强技术创新，发展高科技，实现产业化”的有利时机，在国家电力公司内不失时机地进行燃料电池发电技术的研究开发是非常必要的。采取引进、消化、吸收和再创新的技术路线，以高起点，在尽可能短的时间内初步形成自主产权的燃料电池发电关键技术，不仅可以使我国在燃料电池发电技术领域与国外的差距大大缩小，而且，对国家电力公司进行发电系统的结构调整、技术创新、形成高新技术产业、实现跨越式发、提高国际竞争能力都具有非常重要的意义。

2．6 燃料电池发电技术在我国有广阔的发展前景

未来二十年，随着我国“西气东送”，全国天然气管网的不断完善及液化天然气(LNG)的广泛应用，燃用天然气的燃料电池发电将会有很大市场。煤层气也是燃料电池的理想燃料。我国丰富的煤层气资源也将是燃料电池发电的巨大潜在能源之一。燃料电池可与常规 燃气一蒸汽联合循环结合，形成更高效率的发电方式。与煤气化联合循环(IGCC)结合，形成数百兆瓦级的大型、高效、低污染的中心发电站，比IGCC效率更高，污染更小。

燃料电池可与水电、风电和太阳能发电等结合，在高出力时，利用电解水制氢，低出力时用燃料电池发电，达到既储能，又高效发电的目的。采取气化或厌氧处理的方法将生物质变为燃料气，通过燃料电池发电，提高能源转换效率，并降低污染物排放量。对一些经济欠发达但有丰富的沼气资源的地区，利用燃料电池发电技术有可能更有有效地解决这些地区的电力供应问题。

2．7 与国外有较大的差距

在燃料电池发电技术方面，我国与国际先进水平有较大的差距。在MCFC和SOFC技术方面，国外已分别示范成功了2MW和100KW的燃料电池发电机组，而我国在这方面才刚刚起步，2000年才可望研制出2KW左右的试验装置。在PAFC和PEFC技术方面，国内与国外的差距更大。倘若我们现在不开始研究开发燃料电池发电技术，等到燃料电池完全成熟后再引进，不但会受制于人，还将付出更大的经济代价，更谈不上尽快形成燃料电池发电的产业化。若不能形成燃料电池的产业化并在电力系统广泛应用，那么，也谈不上提高发电效率和降低污染物的排放。只有从现在开始，在国外的基础上，高起点研究，经过10-20年的努力，有可能在国电公司形成燃料电池的产业和广泛的商业应用。

2．8 在我国电力系统发展燃料电池发电技术是市场经济条件下的迫切要求

分散式电源作为大电网的有效补充己得到许多国家的重视，而电源提供者的多元化更是一种趋势。我国电网的容量大、技术水平和可靠性还较低、抵御各种灾害的能力较差，在这种情况下，小型高效的燃料电池分布式电源随着技术的商业化市场潜力巨大。

倘若电力系统不及时进行研究开发，在未来几年内，有可能被国外企业和国内其它其它行业或民营企业占领燃料电池分散电源市场。在市场经济条件下，国电公司既是用户，又是开发者。对于燃料电池这样重要的发电高新技术，应不失时机地着手研究开发，联合国内一些基础研究单位，争取纳入国家的攻关计划，获得国家支持，在尽可能短的时间内，形成燃料电池发电技术研究开发的优势，开发燃料电池发电关键技术和成套技术，形成国电公司的高新技术产业，既可优化调整电力结构，又能满足市场的不同需求。

3 国外燃料电池发展计划及商业化的预测

研究美、日、欧洲等国家和地区燃料电池的发展进程及商业化的预测，对我们制定燃料电池的发展战略和预测应用前景会有一定的参考价值。

3．1美国燃料电池发电技术研究开发状况

(1)美国燃料电池发电技术的研究开发计划

1997年，美国总统克林顿颁发了"改善气候行动计划”， 燃料电池被确定为一项关键技术，联邦政府为此制定了一项“美国联邦燃料电池发展计划”，目的是通过燃料电池的商业化来减少温室气体排放量。在这项计划中，对每一个燃料电池的新用户资助l000／KW的优惠。结果，仅在1998年，就有42台200kw PAFC发电机组投入运行。

美国政府鼓励在一些对环境敏感的地区建立燃料电池发电站。此外，政府已促使美国所有的军事基地安装200KW燃料电池发电机组。通过这些措施，加速燃料电池的商业化，并提高国家能源的安全性。美国政府投入巨资研究开发燃料电池发电技术的另一个目的，就是要保持美国在这一领域的领先地位。随着商业化过程不断深入，将逐步形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力，提供更多的就业机会。

美国DOE的燃料电池发展计划如下：

PAFC己商业化，不再投入资金进行研究开发。PAFC目前的发电效率为40％一 45%(LHV)，热电联产的热效率为80％(LHV)。

已完成250KW和2MW MCFC的现场示范，预计2002年进行20MW的示范；2003年左右，使250KW和MW级MCFC达到商业化；2010年，燃用天然气的250KW一20MW MCFC分散电源达到商业化，100MW以上MCFC的中心电站也进入商业化; 2020年，100MW以上燃煤MCFC中心发电站进入商业化。MCFC技术目标是运行温度为650℃，发电效率达到60％(LHV)，组成联合循环的发电效率为70%(LHV)，热电联产的热效率达到85%(LHV)以上。

目前，己完成25kw和100kw SOFC现场试验，正在进行SOFC的商业化设计。预计2002年左右，进行MW级SOFC示范；2003年左右，100kw一1MW SOFC进行商业化：2010年，250kw一20MW燃用天然气的SOFC以分布式电源形式进入商业化，100MW以上燃用天然气的SOFC以中心电站形式进入商业化；2020年，100W及以上容量的燃煤S0FC以中心电站的形式进入商业化。SOFC技术目标是：运行温度为1000℃，发电效率达到62％(LHV)，组成联合循环的发电效率达到72％(LHV)，热电联产的热效率达到85%(LHV)以上，燃煤时发电效率可达到65％(LHV)，这一目标预计2010完成。

美国是最早研究开发PEFC的国家，但在大容量化和商业应用方面已落后于加拿大。目前美国生产的质子交换膜仍居世界领先水平。美国在PEFC的开发方面是面向家庭用分散式电源，实现热电联供。Plug Power公司与GE合作，计划2001年使10kw PEFC进入商业化，价格达到S750-1000／kw，大批量生产后，使PEFC的价格达到$350／kw。

(2)市场预测

美国能源部(DOE)对美国潜在的燃料电池市场的预测认为：在2005年一2010年，美国年需求燃料电池发电容量约2335MW一4075MW。现在美国的燃料电池年生产能力为60MW，商业化的价格为$2000一$3000／kw，若年生产能力达到100MW／a，商业化的价格则可达到$l000-$1500/Kw。 若能达到(2000-4000)MW／a的生产能力，燃料电池的原材料费仅$200一$300／kw。那么燃料电池的价格则有可能达到$900-$l100／kw，此时可完全与常规的发电方式竞争。

3．2 日本燃料电池发电技术的发展进程及应用前景预测

(1)发展进程

日本在PAFC研究方面，走的是一条引进合作、消化吸收、再提高的路线。1972年东京煤气公司从美国引进两台PAFC燃料电池发电机组，大阪煤气公司也在1973年引进两台PAFC机组。日本政府于1981年设立了以开发节能技术为宗旨的“月光计划”，燃料电池发电是其中一项重要内容。此后，日本国内的电力公司、煤气公司和一些大型的制造厂纷纷投入燃料电池的研究开发，并与美国IFC合作，使日本的PAFC得到更大的发展。目前，日本的 PAFC技术已赶上了美国，商业化程度超过了美国。5MW(富士电机制造)和11MW(东芝与IFC 合制)均在日本投运，日本公司制造的PAFC机组已运行了近100多台。

日本有关MCFC的研究是从1981年开始的，通过自主开发并与美国合作。1987年10kw MCFC开发成功，1993年100kw加压型MCFC开发成功，1997年开发出1MW先导型MCFC发电厂，并投入运行。MCFC已被列为日本“新阳光计划”的一个重点，目标是2000年一2010年，实现燃用天然气的10MW一50MW分布式MCFC发电机组的商业化，并进行100MW以上燃用天然气的MCFC联合循环发电机组的示范，2010年后，实现煤气化MCFC联合循环发电，并逐步替代常规火电厂。

日本的SOFC技术也是从1981年的“月光计划”开始研究的，立足于自主开发。1989年一1991年，开发出l00W一400W SOFC电池堆，1992年一1997年开发出l0kw平板型SOFC。SOFC的研究进展也远远落后于NEDO原来的计划。 “新阳光计划”中预计2000年一2010年，使SOFC达到MW级，并形成联合循环发电。日本的PEFC也被列入“新阳光计划”，目前开发的容量为(1-2)kw。

(2)政府采取的措施

日本政府在“月光计划”和“新阳光计划”中，先后资助了3台200kw、2台lMW和l台5MW的PAFC；1台100kw和1台1MW的MCFC示范电站研究开发、建设及运行。

在通产省和NEDO的统一组织和管理下，使公用事业单位(电力公司和煤气公司)和开发商及研究单位紧密结合，实现燃料电池研究开发和商业示范应用一体化。日本电力公司和煤气公司，过去十年来安装了约80多台燃料电池机组，装机容量达到20.1MW，燃料电池及 电厂的费用主要由业主承担，但是制造商和政府也各承担一部分。这种政府和企业联合研 究开发的方式促进了日本燃料电池的发展。使用燃料电池发电享有许多优惠政策：燃料电池的相关设备，在未超过一定规模时，其工程计划仅须申报即可动工。对500kw以下的常压燃料电池生产与使用的审批手续大大简化。在医院、旅馆、办公大楼等安装的燃料电池发电机组，政府提供的经费资助。新建的燃料电池发电设备享有10%的免税额，并获有30％的加速折旧。对装设于电力公司或自备发电用的燃料电池项目，日本开发银行将提供投资额40％的低息贷款。

(3)市场预测

1990年，日本通产省发表了“长期电源供需展望”报告，预计日本国内的燃料电池发电容量到2000年约2250MW；2010年约10720MW，电力系统用5500MW，其中约有2400MW是 MCFC和SOFC高温型燃料电池；2010年煤气化MCFC和SOFC达到实用化；发电效率达到50％一60％。由于燃料电池发电技术仍有许多技术上的难题没有突破，进展速度低于预期值，因此日本目前已将原目标做了修正，预计2000年燃料电池装机容量将达到200MW，其中分布式电源l12MW，工业用热电联产型为88MW；2010年将达到2200MW，其中分布式电源型为 735MW，工业用热电联产型为1465MW。

3．3其它国家和地区的发展进程

目前，欧洲的燃料电池发电技术远远落后于美国和日本。80欧洲又重新开始研究燃料电池发电技术。它们采用向美国、日本购买电池组，自行组装发电厂的方式来发展PAFC发电技术。1990年成立了一个“欧洲燃料电池集团(EFCG)”。意大利已完成了一座1MW的PAFC示范工程，由IFC供应，BOP由欧洲制造。意大利、西班牙与美国IPC合作，于1993年在米兰建了一座l00kw MCFC电厂，1996年投运。德国正在开发250kw MCFC。德国西门 子公司于1998年收购了美国西屋公司的管形SOFC技术后，现在拥有世界上最先进的平板型和管形SOFC技术。

加拿大在PEFC方面居世界领先地位，在继续开发交通用PEFC的同时，目前也将PEFC应用于固定电站，已建成250kw PEFC示范电站，目标是在近几年内使250kw级PEPC商业化。澳大利亚在1993年一1997年，共投资3000万美元，研究开发平板型SOFC，目前正在开发(20一25)kw SOFC电池堆。韩国电力公司于1993年从日本购进一座200kw PAFC进行示范运行。

3．4 国外发展燃料电池发电技术的经验总结

回顾国外燃料电地发展的道路，有许多值得我们吸取和借鉴的经验。下面归纳几点：

美国在燃料电池发电技术的研究开发方面始终处于世界领先地位。除了雄厚的财力之外，还有三方面重要的原因：一是政府将燃料电池发电技术视为提高火力发电效率、减少污染物和温室气体排放的重要措施，列入政府的“改变气侯技术战略”中，并大力投入资金和力量研究开发；二是燃料电池技术提高到“国家能源安全并大力投入资金和力量研究开发；二是将燃料电池技术提高到“国家能源安全关键技术”的战略高度，DOD和DOE均投入资金研究开发；三是对燃料电池的应用前景充满信心，希望能形成新的高技术产业，给美国的经济注入新的活力，政府和企业共同投入资金研究开发，力图保持领先地位。

日本走的是一条通过与美国合作、引进技术并消化吸收实现产业化的路线，并在PAFC的商业化方面己超过了美国，在MCFC的研究开发方面也接近美国。成功的重要经验也是政府对燃料电池给予高度重视，先后列入了“月光计划”和“新阳光计 划”，大力投入研究开发。另一条经验是研究机构、企业和用户联合，组成从研究、开发到商业应用一体化集团，既承担研究开发的风险，也享受成功的优惠。

加拿大Ballard公司在PEFC方面成功的经验告诉我们：只要坚定不移地进行研究开发，一个小公司也能在10-20年内成为举世瞩目的燃料电池技术拥有者。

燃料电池起源于欧洲，但是，现在欧洲的燃料电池技术已远远落后于美国和日本。主要原因是政府和企业对燃料电池发电技术重视不够。目前，欧洲已经意识到这一点，成立了-个燃料电池发电技术集团，引进美国、日本的技术，并进行研究开发。

4 各种燃料电池发电技术综合比较

(1)AFC：与其它燃料电池相比，AFC功率密度和比功率较高，性能可靠。但它要以纯氢做燃料，纯氧做氧化剂，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。电解质的腐蚀严重，寿命较短，这些特点决定了AFC仅限于航天或军事应用，不适合于民用。

(2)PAFC：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中C02的存在。这使得PAFC成为最早在地面上应用或民用的燃料电池。与AFC相比它可以在180℃一210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。但是，PAFC的发电效率目前仅能达到40％一45％(LHV)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重整：而且，燃料气中C0的浓度必须小于1％(175℃)一2%(200℃)，否则会使催化剂中毒；酸性电解液的腐蚀作用，使PAFC的寿命难以超过40000小时。PAFC目前的技术已成熟，产品也进入商业化，做为特殊用户的分散式电源、现场可移动电源和备用电源，PAFC还有市场，但用作大容量集中发电站比较困难。

(3)MCFC：在650℃一700℃运行，可采用镍做电催化剂，而不必使用贵重金属：燃料可实现内重整，使发电效率提高，系统简化；CO可直接用作燃料；余热的温度较高，可组成燃气／蒸汽联合循环，使发电容量和发电效率进一步提高。与SOFC相比，MCFC的优点是：操作温度较低，可使用价格较低的金属材料，电极、隔膜、双极板的制造工艺简单，密封和组装的技术难度相对较小，大容量化容易，造价较低。缺点是：必须配置C02循环系统；要求燃料气中H2S和CO小于0.5PPM；熔融碳酸盐具有腐蚀性，而且易挥发；与SOFC相比，寿命较短；组成联合循环发电的效率比SOFC低。与低温燃料电池相比，MCFC的缺点是启动时间较长，不适合作备用电源。MCFC己接近商业化，示范电站的规模已达到2MW。从MCFC的技术特点和发展趋势看，MCFC是将来民用发电(分散电源和中心电站)的理想选择之一。

(4)SOFC：电解质是固体，可以被做成管形、板形或整体形。与液体电解质的燃料电池(AFC、PAFC和MCFC)相比，SOFC避免了电解质蒸发和电池材料的腐蚀问题，电池的寿命较长(已达到70000小时)。CO可做为燃料，使燃料电池以煤气为燃料成为可能。SOFC的运行温度在1000℃左右，燃料可以在电池内进行重整。由于运行温度很高，要解决金属与陶瓷材料之间的密封也很困难。与低温燃料电池相比，SOFC的启动时间较长，不适合作应急电源。与MCFC相比，SOFC组成联合循环的效率更高，寿命更长(可大于40000小时)；但SOFC面临技术难度较大，价格可能比MCFC高。示范业绩证明SOFC是未来化石燃料发电技术的理想选择之一，既可用作中小容量的分布式电源(500kw一50MW)，也可用作大容量的中心电站(＞l00MW)。尤其是加压型SOFC与微型燃气轮结合组成联合循环发电的示范，将使SOFC的优越性进一步得到体现。

(5)PEFC：PEPC的运行温度较低(约80℃)，它的启动时间很短，在几分钟内可达到满负荷。与PAFC相比，电流密度和比功率都较高，发电效率也较高(45％一50%(LHV))，对CO的容许值较高(＜10ppm)。PEFC的余热温度较低，热利用率较低。与PAFC和MCFC等液体电解质燃料电池相比，它具有寿命长，运行可靠的特点。PEFC是理想的可移动电源，是电动汽车、潜艇、航天器等移动工具电源的理想选择之一。目前，在移动电源、特殊用户的分布式电源和家庭用电源方面有一定的市场，不适合做大容量中心电站。

5 结论

选择适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，应综合考虑以下几点：较高的发电效率；环保性能好；既能作为高效、清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站的发展潜力；既能以天然气为燃料，又具有以煤为燃料的可能性；技术的先进性及商业化进程；运行的可靠性和寿命；降低造价的潜力；国内的基础。综合考虑以上几点，对适合于我国电力系统发展的燃料电池发电技术，提出以下几点选择意见：

（1）优先发展高温燃料电池发电技术。即选择MCFC和SOFC为我国电力系统燃料电池发电技术的主要发展方向，这两种燃料电池既能以天然气为燃料作为高效清洁的分布电源，又具有形成大容量的联合循环中心发电站（以天然气或煤为燃料）的发展潜力。

（2）MCFC和SOFC各有特点，都存在许多问题，尚未商业化。若考虑技术难度和成熟程度以及商业化的进程，对于MCFC，应走引进、消化吸收、研究创新，实现国产化的技术路线，并尽快投入商业应用：对于SOFC，应立足于自主开发，走创新和跨越式发展的技术发展路线。

(3) 随着氢能技术的发展，PEFC在移动电源、分散电源、应急电源、家庭电源等方面具有一定优势和的市场潜力，国家电力公司应密切跟踪研究。

(4) AFC不适合于民用发电。PAFC技术目前已趋于成熟，与MCFC、SOFC和PEFC比较，已相对落后。因此，AFC和PAFC不应做为国家电力公司研究开发的方向。

参考文献

燃料电池技术论文篇6

便携式电子产品大多使用锂离子电池或是镍氢电池，不过目前锂离子电池的能量密度发展已经接近理论极限，比较之下燃料电池还有极大的能量密度发展空间，例如甲醇与相同体积锂离子电池蓄电量比较，甲醇拥有20倍左右的发热量，若以20％的电力转换效率，它可以产生数倍的电气能量，此外燃料电池不需要冗长的充电时间，而且对资源回收与削减电池使用量都具有正面贡献，因此微型燃料电池的发展受到全球重视。

便携式电子产品用微型燃料电池主要分成：被动与主动式直接甲醇(Methan01)燃料电池(DMFC，Direct Methanol Fuel Cell)和附设燃料改质器高分子电解质燃料电池(PEFC，Polymer Electrolyte Fuel Cell)两种。本文介绍利用MEMS技术制作阀、改质器、喷射器等微型燃料电池组件，以及微型燃料电池的发展动向。

DMFC分成被动式与主动式两种，主动式DMFC提供空气与燃料电池，结构上几乎没有任何动态组件，具体方法首先将混合比例调整过的甲醇水溶液注入燃料槽内，接着利用毛细管现象将燃料输送到电池，此时为获得高能量密度，常用手段是提高甲醇水溶液的浓度，然而如此一来甲醇从阳极通过高分子电解质膜层(PEM，Polymer Electrolyte Membrane)到阴极时，渗出“Methanol Cross Over”现象非常严重，该现象电气上相当于燃料电池内部短路，因此输出与效率会大幅下跌。

主动式DMFC则使用泵(Pump)、阀(Value)等动态组件，将空气与燃料输送到电池。图1是主动式DMFC系统结构，具体方法首先将浓度接近100％的甲醇注入燃料槽内，再用水稀释后输送到电池，甲醇水溶液利用泵循环，它的浓度被控制在一定范围内(大约数wt％左右)，如此就可以持续获得高能量密度的燃料，同时还可以抑制MethanolCross Over现象，换句话说甲醇水溶液是利用泵循环顺利排除碳酸气体并提燃料，接着再用泵强制将空气输送到阴极，生成水则回收再使用(Recycle)。

・微型燃料阀

1W至数W等级微型燃料电池的燃料供给系统，要求小型、低消费电力等特性，可行方法例如以压缩空气、或是具备适当蒸汽压力的液态蒸汽，或是利用弹簧将燃料加压，燃料槽与电池之间设置常态关闭阀(Normal Cross Value)，它可以随着电池的需求打开阀门提供适量的燃料给电池，因此阀门必需具备以下要件：a　半导体芯片大小；b　低消耗电力；c　可以对应加压液体使阀门关闭；d　高量产性。

有关上述(b)与(d)项低消费电力与量产性等要求，研究人员针对压电与电磁方式进行检讨。基本上压电方式、电磁方式必需使用压电、磁石等组件，制作上不适合半导体的加工制程；加热方式结构比较简单，而且变位与力学也都符合上述要求，不过液体系统热能会散逸，不易达成低消耗电力目标，因此研究人员最后决定采用静电方式驱动微型阀门。

静电方式主要课题是低驱动电压化，虽然静电动作器(Actuator)本身几乎不会消耗电力，然而一旦提高驱动电压，升压电路本身就会消耗电力。

降低驱动电压的方法除了缩减静电间隙之外，还需要降低动作器的刚性，如此一来低刚性动作器就同时符合上述(b)(d)项，以及(c)项“可以对应加压液体使关闭阀门动作”的要求。

图2是具备压力平衡结构微型燃料阀断面图，如图所示已加压的燃料一旦注入阀门，利用燃料的压力，静电动作器内会出现开启阀门的力量，如果没有特殊设计，动作器的刚性很低时，燃料一旦流入阀门就会任意打开。

如图2所示阀门利用燃料的压力平衡隔膜(Balance Diaphragm)举升，呈密封状态压力平衡室的体积减少，使压力上升，静电动作器朝下方推挤，此时静电动作器正、背面的受压面积差，静电动作器内出现关闭阀门的力量，由此可知微型燃料阀是利用静电动作器正、背面的压力平衡达成常态关闭(Normal Cross)要求，根据试验结果显示压力平衡机构可以有效动作，入口压力即使低干20kPa也能够维持关闭状态，阀门的驱动电压大约是30～60V。

附设燃料改质器的PEFC特性

附设燃料改质器的PEFC可以使炭化氢系燃料改质产生氢，再将氢输送到电池发电。便携式电子产品用微型燃料电池使用下列反应式构成的甲醇水蒸汽反应改质：CH3OH(g)+H2O+495KJ/mol=3H2(g)+CO2(g)

由于水蒸汽改质反应属于吸热反应，因此必需使用触媒燃烧器当作热源，此外水蒸汽改质反应的副生成物“一氧化碳”会使PEFC的触媒毒化，此时为去除一氧化碳，所以设置选择氧化反应器或是氢分离膜。图3是附设燃料改质器PEFC的内部结构。

虽然附设燃料改质器PEFC系统比较复杂，不过它具备下列优点：

・以氢作燃料的PEFC输出密度比DMFC高数倍甚至1位数以上，如果整合燃料改质器，理论上可以达成比DMFC系统更高的输出密度。

・附设燃料改质器PEFC系统还可以使用丁烷(Butane)、乙醇(Athanol)等甲醇以外的碳化氢燃料发电。

有关燃料改质器的研究开发，以美国Pacific Northwester国立研究所(PNNL)、LECUNT、日本CASIO、中国东北大学等单位最积极，例如日本CASIO公司使用玻璃基板开发大小约20×20mm甲醇改质微型反应堆(Reactor)、选择氧化反应堆以及触媒燃烧器，接着再将这些组件组合成发电量为2．5W的燃料改质器。

图4是利用MEMS将燃料改质反应堆、触媒燃烧器、隔热结构一体化的燃料改质器结构，基本上它是在MEMS技术制成的自我支撑薄膜上，进行改质反应与触媒燃烧，甲醇水蒸汽改质的场合，它可以使反应单元与周围隔热获得200～300℃的温度，因此大幅缩减它的热容量，例如宽300 μm长7mm的流道加热至300℃时，可以降低0.64W左右必要电力，1个流道利用微型加热器(MicroHeater)加热至300℃时，流道周围基板的温度只有室温左右的热度而已。

上述微型燃料改质器的甲醇水蒸汽改质与氢之间可以作自立性触媒燃烧，不过受限于触媒的性能，因此氢的发生量相当于200mW，热效率也只有6％左右。

图5的微型燃料改质器主要特征是在触媒燃烧器两侧设置甲醇水蒸汽改

质反应堆与燃料蒸发器，改质器整体大小为25x20 x5.6mm，以2.4ml/min速度提供甲醇水溶液(水蒸汽/甲醇比S/C=1.9)，可以产生相当于4.7W的氢。

微型燃料改质器必须有热源，即燃烧器，除此之外还需要有可以将燃料与空气的混合气输送到燃烧器的组件，因此研究人员利用液态瓦斯蒸气压力，开发可以有效将混合气输送到燃烧器的微型喷射器(Micro Efector)。

以丁烷为例，为了使丁烷(Butane)完全燃烧，必需提供丁烷31倍体积的空气，如果使用一般微型泵输送如此大量空气，微型泵的外形体积与消耗电力都非常可观而且不实用。

喷射器利用一次流体的喷流惯性产生的负压，与粘性拉扯效应吸引二次流体。图6是利用MEMS技术制成的微型喷射器内部结构，异丁烷(Isobutane)的流量相当于20W时，微型喷射器可以吸入35倍的空气，不过空气吸入量随着出口压力的增加急遽降低，因此燃烧器的压力损失必需非常低。

上述微型燃料改质器内部的微型燃烧器，10W燃烧时只有数十Pa压力损失，改用微型喷射器的话必需大幅降低压力损失，因此研究人员正利用CFD(ComputationalFluid Dynamics)试图开发更高性能的结构。

微型喷射器使用具备液化瓦斯蒸汽压力的Exergie吸引空气，这意味着微型喷射器必需整合低压力损失高耐压微型阀。图7是微型喷射器用微型阀的构造与动作原理，本微型阀使用静电控制大流体驱动阀，主要特征如下：

・开启状态低压力损失；

・高Leak耐压Normal Cross动作；

・低消耗电力。

流体驱动阀的压力源亦即控制对象是液态瓦斯，所以不需要外部压力。图7(a)的微型阀呈关闭状，左侧是静电驱动阀呈开启状，右侧的静电驱动阀一旦关闭，液态瓦斯就会传送到连接于微型喷射器的中央流体驱动阀，利用受压面积差中央流体驱动阀被挤压至阀膜上形成关闭状，值得一提的是两静电驱动阀都是设置在施加液态瓦斯就会关闭的位置上，而且阀径只有20μm(驱动电压为30V)，这意味着MEMS技术非常适合制作流体驱动阀。

图7(b)的微型阀呈开启状，左侧是静电驱动阀呈关闭状，右侧静电驱动阀一旦开启，连接于微型喷射器的中央流体驱动阀下侧就会开放大气，接着利用空气中央流体驱动阀朝下方挤压变成开启状。

由于支撑该阀的隔膜(Diaphragm)被加工成可以大幅变位的皱折状(Corrugation)，所以可以达成“开启状态时低压力损失”预期目标，压力损失10cc/min时只有1.7kPa，关闭状态时压力差即使160kPa也未检测出刻意的Leak。

微型燃料电池的发展动向

2000年初美、日等国外研究单位相续采用MEMS技术开发微型燃料电池，其中以Kelly氏发表的硅隔板(Silicon Separator)微型燃料电池(图8)结构最单纯，接着其它研究单位也陆续推出同类型燃料电池，这些电池的Cell心脏部位亦即“阳极触媒”、“离子传导薄膜”、“阴极触媒”，都是沿用传统PEFC的薄膜电极组合(MEA，MembraneElectrode Assembly)，所谓MEA是利用热压缩(Hot Press)技术将触媒薄膜粘贴在PEM两面。

传统PEFC以隔板将MEA挟持锁定，结构上必需组合复数组件，因此不适合利用MEMS技术制作，因此Morse氏在硅基板上依序制作阳极、PEM、阴极薄膜，进而构成图8(b)所示微型燃料电池，阳极与阴极薄膜利用溅镀法制作，PEM薄膜则利用旋转涂布法(Spin Coating)制作，因此可以获得一体化(Monolithic)结构，该微型燃料电池以氢作为燃料，90℃时可以达成3.8mW/cm2的输出密度。

由于燃料电池单电池电压通常只有0.4～0.8V左右，因此复数电池串联连接成为提高电压常用手段。如图9所示主要电池连接方法有四种，图9(a)是一般燃料电池采用的连接方式，这种连接方式又称为“双极储备(Bipo1arStocking)”。

图9(b)～(d)的连接方式在基板上制作微细结构，一般认为这种方式比较适合使用MEMS加工制作。

图9(c)复数电池串联连接构成的燃料电池，虽然这种方式必需将燃料传送到电池两侧，不过从电池一端到对向侧相异基板之间却不需要导线连接，若与图9(b)连接方式比较，它的组装与布线等作业相对比较容易，因此Lee氏的微型燃料电池也采用这种称为“Flip Flop Interconnection”串联连接方式。

图9(d)是将复数电池串联连接成一体状的另一种连接方式，由于试作时与PEM触媒电极的密着性不足，所以只能获得1μW/cm2等级的输出密度，不过Mayers与Maynard氏针对阴极与阳极对向结构进行理论计算，根据计算结果显示种方式必可以获得40％左右的体积输出密度，Motokawa氏根据上述结构试作微型DMFC，使用添加硫酸的甲醇水溶液时，可以获得0.78mW/cm2的输出密度。

除此之外研究人员应用溅镀技术在Porous Silicon表面制作触媒电极，D・Arrigo与Hayase氏则以电解电镀法取代溅镀技术，试图获得更高性能的触媒电极。

使用网版印刷技术将白金Carbon Paste图案化制成触媒电极的Pichonat氏将质子(Proton)传导性树脂(Nation，Du-PONT)浸泡于Porous Silicon，再将它当作PEM制成微型燃料电池；Gold氏则将Porous Silicon浸泡干硫酸制成PEM，一连串繁琐加工主要目的希望PEM不易受到生成水或是甲醇膨润，进而防止PEM剥落。

结语

以上介绍利用MEMS技术制作阀、改质器、喷射器等微型燃料电池组件，以及微型燃料电池的发展动向。

燃料电池技术论文篇7

关键词: 燃料电池工作原理应用

Abstract: Fuel cell is a kind of high efficient and environmentally friendly power generation device, it can transform the outside chemical energy of the fuel and oxidizer directly into electrical energy. This paper introduces the original battery working principle, characteristic and classification, and expounds the research progress and application of the battery.

Keywords: fuel cells work principle is applied

随着全世界对能源的需求日益增加以及人类对环境质量的关注,采用清洁、高效的能源利用方式、积极开发新能源已经是势在必行。燃料电池是一种电化学的发电装置,等温的按电化学方式,直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程,因而能量转化效率高,且无噪音,无污染,正在成为理想的能源利用方式。

1. 燃料电池的工作原理

燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应,其工作原理如图1所示。燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极（负极）和阴极（正极）通入。燃料气在阳极（负极）上放出电子,电子经外电路传导到阴极（正极）并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻,燃料电池还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气与氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。

图1燃料电池工作原理示意图

2燃料电池的分类

目前各国开发的燃料电池种类多,应用范围广泛,分类方法也多种多样。燃料电池有不同的分类方法，本文主要介绍按电解质种类分类中的两种燃料电池。（氢燃料电池和直接甲醇燃料电池)

3燃料电池的优点

燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电,被誉为“绿色”发电站。燃料电池的优点:

(1)发电效率高。理论上, 它的发电效率可达到85% ～90% ,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40% ～60%。 (2)环境污染小。 (3)比能量高。 (4)噪音低。 (5)燃料范围广。 (6)负荷调节灵活,可靠性高。当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应。由于燃料电池的运行高度可靠,可作为各种应急电源和不间断电源使用。(7)易于建设。燃料电池具有组装式结构,安装维修方便,不需要很多辅助设施。燃料电池电站的设计和制造相当方便。

4燃料电池的应用和研究进展

4. 1氢燃料电池(RFC)

氢燃料电池以氢气为燃料,与氧气经电化学反应后透过质子交换膜产生电能。氢和氧反应生成水,不排放碳化氢、一氧化碳、氮氧化物和二氧化碳等污染物,无污染,发电效益高。60年代,氢燃料电池就已经成功应用于航天领域。“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。70年代至今,随着制氢技术的发展,氢燃料电池在发电、电动车和微型电池方面的应用开发取得了许多成果。目前,氢燃料电池的发电热效率可达65%～85%,重量能量密度500～700 Wh /kg,体积能量密度1 000～1 200Wh /L,发电效率高于固体氧化物燃料电池。将氢燃料电池用于电动车,与燃油汽车比较,除成本外,各方面性能均优于现有的汽车。只要进一步降低成本,预计不久就会有实用的电动车问世。基于以上情况,各国都在加紧对氢气作燃料的燃料电池开发。德国已陆续推出了各种燃氢汽车。我国在广东汕头南澳岛建立了电动汽车试验区,有近20辆电动车和混合动力汽车投入试验。从总体水平上看,我国的氢能和氢燃料电池的研究开发工作与国外一些发达国家相比,还有一定差距。

目前主要的大规模产氢方式是以煤、石油、天然气为原料加热制氢,需要800℃以上的高温,转化炉等设备需要特殊材料,且适合小规模制氢。近来发展了甲醇蒸汽转化制氢,这种制氢方式反应温度低( 260 ～280℃) ,工艺条件缓和,能耗约为前者的50% 。甲醇还具有宜于携带运输,可以像汽油一样加注等优点。因此,甲醇转化氢气已经成为该领域的研究热点。另外,金属氢化物储氢、吸附储氢技术的研究也对车载储氢和制氢提供了途径。

4. 2直接甲醇燃料电池(DMFC)

直接以甲醇为燃料的质子交换膜燃料电池通常称为直接甲醇燃料电池(DMFC) 。膜电极主要由甲醇阳极、氧气阴极和质子交换膜( PEM)构成。阳极和阴极分别由不锈钢板、塑料薄膜、铜质电流收集板、石墨、气体扩散层和多孔结构的催化层组成。其中,气体扩散层起支撑催化层、收集电流及传导反应物的作用,由具有导电功能的碳纸或碳布组成;催化层是电化学反应的场所,常用的阳极和阴极电极催化剂分别为PtRu /C和Pt/C。直接甲醇燃料电池无须中间转化装置,因而系统结构简单,体积能量密度高,还具有起动时间短、负载响应特性佳、运行可靠性高,在较大的温度范围内都能正常工作,燃料补充方便等优点。应用领域非常广泛,主要分为

(1)野外作业或军事领域的便携式移动电源;

(2) 50～1 000 kW的固定式发电设备;

(3)未来电动汽车动力源;

(4)移动通讯设备电源。

5结束语

今天,能源、环保、交通问题已成为全世界关注的焦点，而燃料电池的研究、开发和应用将会为这些问题的解决贡献很大的力量。目前，其研究开发的重点集中在燃料转化用催化剂膜、制氢和储氢技术、降低燃料成本以及安全设施等方面。相信在未来几年里，燃料电池会在发展中得到更好完善，一定能为人类可持续发展,提高燃料利用效率,改善人类生存环境做出显著的贡献.

参考文献

[ 1 ]贾林,邵震宇. 燃料电池的应用与发展[ J ]. 煤气与热力, 2005, 25 (4) : 73 - 74.

[ 2 ]氢能与燃料电池[ J ]. 科技产业, 2001, (10) : 19.

[ 3 ]田立朋,李伟善. 直接甲醇燃料电池研究进展[ J ].现代化工, 1998, (5) : 14 171

[ 4 ]课程教材研究所. 化学课程教材研究开发中心,普通高中课程标准实验教科书(化学2) (必修) [M ]. 北京:人民教育出版社, 2004: 44

[ 5 ]课程教材研究所. 化学课程教材研究开发中心,普通高中课程标准实验教科书(化学反应原理) (选修) [M ]. 北京:人民教育出版社, 2004:77-78

燃料电池技术论文篇8

关键词：新能源；汽车；发展现状

一、新能源汽车的诞生背景

1.1能源紧缺、石油价格高昂

石油能源将出现供需矛盾，汽车使用成本越来越高，寻找既绿色环保又低廉价格的能源成了当务之急，新能源汽车便在这种情形下走进了历史舞台。

1.2环保问题

随着时代的发展，大家越来越意识到：维护生态平衡，保护环境是根本性问题。汽车尾气排放标准的高要求使得各大汽车厂商采取各种方法以提高排放质量，减少污染物，新能源汽车便进入了人们的视野。

二、新能源汽车的种类

2.1引言

新能源汽车又称代用燃料汽车，包括全部或部分使用非石油燃料的汽车。根据《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》[4]的规定，新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池电动汽车（FCEV） ，氢能源动力汽车、燃气汽车以及其他新能源汽车等各类别产品。

2.2新能源汽车的种类

2.2.1燃气汽车：其排放污染大大低于以油为燃料的汽车；抗爆震性好，可以提高动力性能；燃料以气态进入气缸，燃烧较充分，热效率高；采取了多项有效的技术措施和设施，使燃气使用起来更安全；天然气资源丰富，价格便宜。

2.2.2燃料电池汽车：利用氢气等燃料与氧气在催化剂的作用下经电化学反应产生的电能为主要动力源的汽车。燃料电池的反应不经过燃烧过程，能量转化效率高；并且它的排放主要是水，不产生有害物质。

2.2.3纯电动汽车：纯电动汽车已发展到较成熟阶段[5-6]。在各国政府的大力支持下，锂离子电池技术迅猛发展，己经成为电动汽车车用动力电池的主要发展方向[7]。

2.2.4混合动力汽车：指由多于一种的能量转换器能提供驱动动力的混合型电动汽车，即使用蓄电池和副能量单元的电动汽车，其副能量单元实际上是一部燃烧某种燃料的原动机或动力发电机组[8]。

2.2.5氢能源动力汽车； 以氢为主要能量作为移动的汽车，行车路远，使用的寿命长，最大的优点是不污染环境。虽然现在技术原因，在氢气的提取上有严重的阻碍，但是由于氢气燃烧后释放的完全没有污染的水，因此氢燃料电池汽车还是非常受重示。

2.2.6太阳能汽车：顾名思义，太阳能汽车就是使用太阳能电池把光能转化成电能并以此为驱动能源的汽车。太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染。直接采用太阳能为能源，间接采用电能作为能源，可有效的节约化石燃料。

三、新能源汽车发展现状

3.1现状存在的问题：

新能源汽车产业发展战略不是很清晰；核心技术不甚成熟；发展项目重叠；基础配套设施不完善；价格昂贵；民众的环保理念知之甚少；补给能源的储存、生产问题；电动汽车的续航问题。

3.2国内外的发展：

（1） 据我国发展新能源汽车以来，2001 年， 国家把新能源汽车研究列入“十一五” 期间的 “863” 重大研究课题， 同时规划出了以汽油车为基点，向氢动力汽车大力发展的战略。

（2） 美国始终致力于提高乙醇以及生物柴油等可再生资源使用量。

（3） 日本为推进新能源汽车以及环保汽车，从 2009年 4 月1日起日本实施了 “绿色税制”。

（4） 欧盟在 2003 年了 《欧洲未来氢能图景》 ，并制订了 《欧盟氢能发展路线图》。

（5） 国务院决定免征新能源汽车车辆购置税，电解液已经实现国产化[14]。

（6） 成本较之前已经逐步下降，极大的提升了竞争优势。

结论：

目前，中国汽车产业出现了发展节能汽车和发展新能源汽车相结合，能源多元化、动力电气化、排放洁净化必将推动中国新能源汽车迅速发展，中国有望在不久的将来将成为新能源汽车的研究中心。（作者单位：南京农业大学）

参考文献：

[1]中国新能源汽车产业研究.高铭泽.2013-04-01，吉林大学硕士论文

[2]李大元.低碳经济背景下我国新能源汽车产业发展的对策研究[J].经济纵横，2011，（2）.

[3]我国工业和信息化部，《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，2009.

[4]邓平.快速充电技术，圆你电动客车商业化之梦[J].人民公交，2013，3：95-98.

[5]崔淑娟.燃料电池汽车的关键技术[J].汽车工程师，2009，9：15：17.

[6]卢世刚.刘莎.电动汽车车用动力电池的主要发展方向[J].新材料产业，2005，4：49-54.

[7]罗少文.我国新能源汽车产业发展战略研究[D].上海：复旦大学管理学院，2008.