| 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 |
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在PEMFC的基础上，以甲醇代替纯氢直接作为燃料，可以大为简化系统，这种PEMFC称为直接甲醇燃料电池（DMFC）。DMFC具有体积小、重量轻、燃料来源丰富、价格便宜、储存携带方便等优点，是理想的汽车动力源。对于DMFC而言，甲醇的阳极氧化迟缓及甲醇通过Nafion膜（全氟磺酸膜）的渗透所引起的阳极性能衰减是限制DMFC发展的主要问题。目前许多研究人员正在开发新的替代Nafion膜的聚合物膜，也取得了很大的进展。提高甲醇氧化的催化剂活性，减少贵金属用量也是DMFC技术实用化的关键。专家们认为这项技术距离实用化至少还需7年时间。尽管如此，许多人仍把它作为FCV的首选技术进行开发和研究。 固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种全陶瓷结构FC，其能量转化效率最高，操作方便，无腐蚀，与PEMFC相比，燃料适用面广，不须用贵金属催化剂，而且不存在DMFC的液体燃料渗透问题。但是 SOFC受电解质所限，须高温（1000℃左右）工作，导致启动慢，这是SOFC在汽车上应用的致命弱点。 随着SOFC技术的发展，其操作温度降至700－800℃，与燃料的重整条件接近，可以实现燃料的直接 内重整，不仅降低了堆栈成本，而且简化了热管理，使系统变得更紧凑，已经被用作汽车的APU。最 近低温SOFC的研究取得了突破性进展，采用新型低温固体电解质和高活性的电极材料，使工作温度降至500℃以下，若将其再与蓄电池或超级电容器联用，就可以用作汽车的动力源。无论是从技术还是从成本来看，低温SOFC汽车都有希望与PEMFC汽车在未来的FCV市场上一较高下。 除了上述三种FC在汽车上有很好的应用前景，碱性燃料电池（AFC）和磷酸燃料电池（PAFC）这 两类最早开发的FC也被应用于汽车，目前均有相应的样车推出。但是在汽车上的应用并不成熟，还有大量的技术问题有待解决，所以不为人们所关注。FC技术日新月异，新的FC将综合各种现有FC技术的优点，有望开发出性能更好、更实用的FCV。 三、燃料电池汽车的产业化前景 目前FCV的产业化至少有三大困难要克服： 一 是成本问题。由于要用到贵金属Pt，因此成本居高不下。现在石油比氢便宜得多，但随着石油的减少，价格上升，再加上污染环境治理的成本，氢就显得更经济。此外，批量生产FC，研制新的电池材料，可以进一步降低成本。 二 是氢源问题，包括氢的制备、储存与运输。地球上的氢虽然蕴藏丰富，但是不易直接获得。氢通常通过电解水获取；也可从石油、天然气和煤等化石燃料中转化而得。但是从长远考虑，氢必须通过可再生能源获得，如生物能、水电、太阳能、风能或地热能。对于FCV来说，提取氢燃料固然重要，但更重要的是如何安全、有效地将氢储存在汽车上。原则上，氢的储存方式有3种：高压气态、低温液态和固态。固态氢是用金属及合金的氢化物吸附氢，就像海绵吸水一样，储氢效率很高，安全性好，是目前最理想的储氢方式。 三 是加氢站等基础设施缺乏，这是困扰FCV产业化的最大障碍。如果没有大量方便的加氢站， FCV不可能正式走上高速公路，但如果没有大量的FCV所产生的需求，大量的加氢站又不可能出现。要解决这一矛盾需要政府、社会、能源公司的方方面面的参与。政府部门要从政策上、资金上给予大力支持，鼓励社会融资和企业投资，就有可能办好基础设施建设。 如果解决了FCV面临的主要问题，FCV开始进人千家万户，那么我们身边的社会将会发生巨大的变化。那时，我们将看到过去嘈杂、污浊的高速公路上只有清洁环保的FCV奔驰的身影。 同时，与燃料电池相配套的工业也将迅速发展：汽车加油站将变为四通八达的加氢网；炼油厂不 再是热门的汽车附属工业，“炼”氢厂将扮演燃料生产的重要角色。FCV将不仅是洁净未来和新型汽车经济的催化剂，同时也是全球氢经济的发展动力。 四、结语 FCV以其零尾气排放和对能源的独立性，实现了汽车工业长期梦寐以求的目标，并向世人展示了其良好的应用前景。我国传统汽车产业发展滞后，发展FCV是赶超世界汽车工业先进水平的唯一机 会。我国在FC技术开发上拥有一定的优势，结合先进的汽车制造技术，争取尽快将FCV推向市场， 相信在今年北京奥运会上能够一睹国产FCV的风采。 |
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