燃料电池及其应用 页码，6/9 车工业跨越式发展：中期目标是提高能源利用效率，优化能源结构，维护国家能源安全，减少 环境污染：远期目标是迎接氢能时代的到来。 (十)燃料电池的来源与资源平估 从理论上讲，任何能发生申化学氧化还原反应的气体均可作为燃料申油的燃料或氧化剂。氢二 是燃料电池常用的燃料气。氧是燃料电池中常用的氧化剂 它能很方便地从空气中获取。在地球周 用单质氢是极少的，在地壳中的某些特定条件下虽然也有氢气存在，但都难于开采与回收。然而， 氢具有高的电化学反应活性，可以从石油、天然气、甲醇、烃类或煤等通用燃料中转化而得。生物 质能也是氢的重要来源，如：细菌制氢、发酵制氢及沼气回收等。工业刷产氢也是燃料电池获得燃 料的有效途径。据统计我国在合成氨工业中氢的年回收量可达标14&acue:108m3:在氯碱工业中 有87&acue:106m3的氢可供回收利用。此外，在治金工业、发酵制酒厂及丁淳溶剂厂等生产过程 中都有大量氢可回收。上述各类工业别产氢的可回收总量，估计可达标15亿立方米以上。 除氢气之外，还有一些气体如CO也可作为MCFC与SOFC的燃料。这样，天然气、管道煤气均 是大型燃料电池发电站可资利用的丰富燃料资源。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，因此，我国丰富的煤炭资源也是燃料电池所需燃料的 巨大来源 未来大规模推广使用燃料电池仍需要解决氢源问题。从石油、天然气和煤等化石燃料中制取氢 气，从长远考虑仍存在者资源枯竭问题。众所周知，水是由氢和氧组成，因此大量的氢可从水中提 取，特别是海水，真是取之不尽，用之不竭。我们将这一美好理想，寄希望于太阳光能制氢的实 现。 (八)国内外燃料电池的研究现状 1.困内燃料电池的研究现状 我国在20世纪60年代初就开始进行航天用的燃料电池的研究，但在70年代初停止该研究后，没 有接若开始民用燃料电池的研究。直到90年代初的“九五”期间，在中国科学院的推动下，由科技 部和中国科学院共同立项才开始进行民用燃料电池的研制。比国外晚20年左右，因此，我国在民用 燃料电池的研究水平与国外有很大的差距， 2.国外燃料电池的研究现状 目前，在SOFC技术处于领先地位的是美国西屋电器公司，在1997年以研制成100kW的管式 SOC,以天然气为燃料。其单体电池的寿命可达60.000。其主要的问题是电池的制造成本较高 而Sie 、ZTEK等公司研制的是平板型SOFC,如ZTEK公司以研制成27.5kW的平板型SOFC 关国和日本在M心C方面的研制比较先进，进行这方面研究的公司有日本日立和石川岛福将 工业(H),美国国际燃料电池公司(IFC)等以研制成兆瓦级的电池组，寿命可达20,000h,单体 电池的寿命可达40,000h。MCFC现以成为美、日、欧发展的重点，目前主要的问题已接近解决，正 在进行兆瓦级电站的试运行，不久可望达到商品化程度。 3.燃料电池的发展现状 90年代中期以来，国家自然科学基金委员会积极支持燃料电池的基础研究：国家科技部和中国 科学院其同投入了较多的资金，加强燃料电池系统的研制与工程开发，从而使我国的燃料电池研究 出现了新的势头 国家“九五”科技攻关项目和中国利学院“九五”应用研究与发展重大顶目“燃料电池技术” 是由国家科技产和中科院共同组织的重大攻关课题，总的目标是：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。内容包括三个子 目：“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”。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。中国科学院“九五” 特别支持项目的目标是：研制的PEMEC电池模块输出功率与国际同步，电池性能达到或超过国际90 年代水平，并在石油、气象、铁路及通讯等部门，获得实际应用。承担上述燃料电池项目的有中国 file://E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg04.htm 2008-4-22 车工业跨越式发展；中期目标是提高能源利用效率，优化能源结构，维护国家能源安全，减少 环境污染；远期目标是迎接氢能时代的到来。 （七）燃料电池的来源与资源评估 从理论上讲，任何能发生电化学氧化还原反应的气体均可作为燃料电池的燃料或氧化剂。氢气 是燃料电池常用的燃料气。氧是燃料电池中常用的氧化剂，它能很方便地从空气中获取。在地球周 围单质氢是极少的，在地壳中的某些特定条件下虽然也有氢气存在，但都难于开采与回收。然而， 氢具有高的电化学反应活性，可以从石油、天然气、甲醇、烃类或煤等通用燃料中转化而得。生物 质能也是氢的重要来源，如：细菌制氢、发酵制氢及沼气回收等。工业副产氢也是燃料电池获得燃 料的有效途径。据统计我国在合成氨工业中氢的年回收量可达标14&acute；108m3；在氯碱工业中 有87&acute；106m3的氢可供回收利用。此外，在冶金工业、发酵制酒厂及丁淳溶剂厂等生产过程 中都有大量氢可回收。上述各类工业别产氢的可回收总量，估计可达标15亿立方米以上。 除氢气之外，还有一些气体如CO也可作为MCFC与SOFC的燃料。这样，天然气、管道煤气均 是大型燃料电池发电站可资 利用的丰富燃料资源。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，因此，我国丰富的煤炭资源也是燃料电池所需燃料的 巨大来源。 未来大规模推广使用燃料电池仍需要解决氢源问题。从石油、天然气和煤等化石燃料中制取氢 气，从长远考虑仍存在着资源枯竭问题。众所周知，水是由氢和氧组成，因此大量的氢可从水中提 取，特别是海水，真是取之不尽，用之不竭。我们将这一美好理想，寄希望于太阳光能制氢的实 现。 （八）国内外燃料电池的研究现状 1．国内燃料电池的研究现状 我国在20世纪60年代初就开始进行航天用的燃料电池的研究，但在70年代初停止该研究后，没 有接着开始民用燃料电池的研究。直到90年代初的“九五”期间，在中国科学院的推动下，由科技 部和中国科学院共同立项才开始进行民用燃料电池的研制。比国外晚20年左右，因此，我国在民用 燃料电池的研究水平与国外有很大的差距。 2．国外燃料电池的研究现状 目前，在SOFC技术处于领先地位的是美国西屋电器公司，在1997年以研制成100kW的管式 SOFC，以天然气为燃料。其单体电池的寿命可达60,000h。其主要的问题是电池的制造成本较高。 而Siemens、ZTEK等公司研制的是平板型SOFC，如ZTEK公司以研制成27.5kW的平板型SOFC。 美国和日本在MCFC方面的研制比较先进。进行这方面研究的公司有日本日立和石川岛播磨重 工业（IHI），美国国际燃料电池公司（IFC）等以研制成兆瓦级的电池组，寿命可达20,000h，单体 电池的寿命可达40,000h。MCFC现以成为美、日、欧发展的重点，目前主要的问题已接近解决，正 在进行兆瓦级电站的试运行，不久可望达到商品化程度。 3．燃料电池的发展现状 90年代中期以来，国家自然科学基金委员会积极支持燃料电池的基础研究；国家科技部和中国 科学院其同投入了较多的资金，加强燃料电池系统的研制与工程开发，从而使我国的燃料电池研究 出现了新的势头。 国家“九五”科技攻关项目和中国科学院“九五”应用研究与发展重大项目“燃料电池技术” 是由国家科技产和中科院共同组织的重大攻关课题，总的目标是：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。内容包括三个子项 目：“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”。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。中国科学院“九五” 特别支持项目的目标是：研制的PEMFC电池模块输出功率与国际同步，电池性能达到或超过国际90 年代水平，并在石油、气象、铁路及通讯等部门，获得实际应用。承担上述燃料电池项目的有中国 燃料电池及其应用 页码，6/9 file://E:\TDDOWNLOAD\dsbg\dsbg04.htm 2008-4-22