燃料動力電池的應(yīng)用

今天，許多類型的燃料動力電池已經(jīng)開發(fā)了不同的應(yīng)用。根據(jù)導(dǎo)電離子的種類，可分為酸性燃料動力電池、堿性燃料動力電池、碳酸碳酸鹽燃料動力電池和固體氧化物燃料動力電池(SOFC)。酸性燃料動力電池也可細(xì)分為質(zhì)子交換膜燃料動力電池、直接醇燃料動力電池和磷酸燃料動力電池。每一種燃料動力電池都有自己的特點，工作溫度低至-40℃，高至1000℃。可根據(jù)不同要選擇燃料動力電池類型。其中，PEMFC是近幾十年來最受關(guān)注的燃料動力電池。質(zhì)子交換膜燃料動力電池不僅具有燃料動力電池的一般特點,但也有優(yōu)秀的低溫快速啟動和操作的優(yōu)點,沒有電解質(zhì)損失,壽命長、高功率系數(shù)和特定的能量,所以它被認(rèn)為是理想的解決方法來替代內(nèi)燃機汽車的電源。

由于其模塊化、功率范圍廣、燃料種類多，燃料動力電池可用于多種應(yīng)用，從小型摩托車電源和移動充電設(shè)備到兆瓦級發(fā)電站。事實上，燃料動力電池的商業(yè)化已經(jīng)著火了。數(shù)據(jù)顯示，從2008年到2011年，燃料動力電池作為通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、物流和機場地面處理的備用電源的市場份額在全球范圍內(nèi)上升了214%。到2020年，燃料動力電池市場有望達(dá)到192億美元。

綜述了燃料動力電池的研究進展

圖4。燃料動力電池的應(yīng)用

具體應(yīng)用情況簡述如下:

(1)便攜式電源

便攜式電源市場銷量的逐年上升，吸引了眾多電源技術(shù)的發(fā)展。其產(chǎn)品包括:筆記本電腦、手機、收音機和其他要電力供應(yīng)的移動設(shè)備。為了方便個人攜帶，便攜式電源的基本要求通常要求電源具有高比能、重量輕、體積小等特點。燃料動力電池的能量密度通常是可充電電池的5到10倍，這使得它們更具競爭力。此外，燃料動力電池不要額外充電的事實也使它們適合更長的野外使用壽命。目前，直接甲醇燃料動力電池(DMFC)和質(zhì)子交換膜燃料動力電池(PEMFC)已分別應(yīng)用于特種單體電源和移動充電裝置。當(dāng)燃料動力電池應(yīng)用于便攜式電源時，成本、穩(wěn)定性和壽命將是要解決的技術(shù)問題。

(2)固定電源

固定電源包括應(yīng)急備用電源、持續(xù)電療電源和偏遠(yuǎn)地區(qū)的獨立電源。目前，燃料動力電池每年約占全球固定電力市場70%的兆瓦。與傳統(tǒng)的鉛酸電池相比，燃料動力電池的工作時間更長(大約是鉛酸電池能量密度的5倍)，體積更小，環(huán)境適應(yīng)性更好。獨立的電站被認(rèn)為是向偏遠(yuǎn)地區(qū)和難以接入智能電網(wǎng)的緊急地區(qū)供電的最經(jīng)濟、最可靠的方式。燃料動力電池作為獨立電站在我國許多大地測量災(zāi)害中發(fā)揮著重要的救災(zāi)用途。要指出的是，固定電站一般要較長的使用壽命(超過80000小時)，這是燃料動力電池技術(shù)應(yīng)用于固定電站的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。

(3)交通電源

交通動力一直是清潔能源技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動力，因為全球17%的溫室氣體(CO2)排放是由基于化石燃料的交通工具出現(xiàn)的，此外還有霧霾等其他空氣污染問題。H2燃料的質(zhì)子交換膜燃料動力電池(PEMFC)被認(rèn)為是內(nèi)燃機的最佳替代動力，重要原因是:(a)廢氣僅為水，沒有任何污染排放;(b)燃料動力電池的工作效率極高(53%59%),幾乎是傳統(tǒng)內(nèi)燃機的兩倍;(c)低溫快速start,低操作噪音和穩(wěn)定operation,世界上很多國家是促進燃料動力電池運輸力量schemes,Japan是最激進的countries.之一日本計劃在2025年之前建造1000多個氨站，并運行200萬輛燃料動力電池汽車。2015年，豐田汽車公司開始銷售世界上第一輛PEMFC汽車Mirai，標(biāo)志著燃料動力電池技術(shù)應(yīng)用于汽車動力的新時代。