燃料电池技能
近几年我国燃料电池的研讨开发获得了长足的展开，特别在质子交流膜燃料电池方面，到达或挨近了国际水平；在熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池技能等方面也获得一些展开。但在总体上，我国燃料电池仍处于科研阶段，与国外比较，水平较低。发达国家都已将大型燃料电池的开发作为要点研讨项目，并获得了许多重要效果，各等级的燃料电池发电厂相继建成，行将代替传统发电机及内燃机而广泛使用于发电及轿车动力。我国应会集研讨力气，加大投入，大力推动燃料电池发电技能的研讨开发和使用作业。
燃料电池是一种不通过焚烧而以电化学反响方法将燃料的化学能直接变为电能的发电设备，能够用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技能之一。按电解质品种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）、质子交流膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、 直接醇类燃料电池（DMFC），还有如新式储能电池、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。从久远展开看，高温型MCFC和SOFC体系是使用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰厚的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来历。
燃料电池具有高效率、无污染、建造周期短、易保护以及成本低的诱人特色，它不仅是轿车最有出路的代替清洁动力，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯体系、中小规划电站、家用电源，又非常合适供应移动、涣散电源和挨近终端用户的电力供应，还能处理电网调峰问题。跟着燃料电池的商业化推行，商场远景非常宽广。人们猜测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电方法[1]，它将引发21世纪新动力与环保的绿色革新。
1，我国燃料电池技能的展开
“燃料电池技能”是我国“九五”期间的严重展开项目，方针是，使用我国的资源优势，从高起点做起，加强立异；在“九五”期间，使我国燃料电池的技能展开挨近国际水平。内容包含“质子交流膜燃料电池技能”、“熔融碳酸盐燃料电池技能”及“固体氧化物燃料电池技能”三大项目[2]， 其间，用于电动轿车的“5kW质子交流膜燃料电池”列为开发的要点。此项使命由我国科学院及部分所属若干研讨所承当。所定方针业已悉数完成。
在质子交流膜燃料电池（PEMFC）方面，我国研讨开发的这类电池现已到达能够装车的技能水平，能够与国际发达国家竞赛，并且在商场份额上，能够并且有才能占有必定份额[1]。我国自把质子交流膜燃料电池列为”九五”科技攻关方案的要点项目今后，以大连化学物理研讨所为牵头单位，在全国范围内全面展开了质子交流膜燃料电池的电池资料与电池体系的研讨，获得了很大展开，相继拼装了多台百瓦、1kW-2kW、5kW、10kW至30kW电池组与电池体系。5kW电池组包含内增湿部分,其分量比功率为100W/kg，体积比功率为300W/L。质子交流膜燃料电池自行车已研制成功，现已开宣布200瓦电动自行车用燃料电池体系。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。千瓦级电池体系作为动力源，已成功地进行了使用实验。由6台5kW电池组构成的30kW电池体系已成功地用作我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。现在该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动轿车以及混合动力电动轿车的展开打下杰出的根底。该电池堆全体功能相当于奔跑、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK7质子交流膜燃料电池电动车的水平[3]。我国现在正在进行大功率质子交流膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机体系集成的研讨。
在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）方面，我国现已研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔阂，猜测隔阂寿数超越3万小时。在进行资料部件研讨的根底上，成功拼装和运行了千瓦级电池组。
在固体氧化物燃料电池（SOFC）技能方面，现已制备出厚度为5-10μm的负载型细密YSZ电解质薄膜，研制出一种能用作中温SOFC连接体的Ni基不锈钢资料。负载型YSZ薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度到达0.4 W/cm2, 负载型LSGM薄膜基中温SOFC单体电池的最大输出功率密度到达0.8W/cm2。这些技能立异为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技能的研制奠定了坚实根底。
2，国外燃料电池技能展开迅猛
燃料电池是新世纪最有出路的清洁动力，是代替传统动力的最佳挑选。因而，燃料电池技能的研讨开发遭到许多国家的政府和跨国大公司的极大注重。美国将燃料电池技能列为触及国家安全的技能之一，《年代》周刊将燃料电池电动轿车列为21世纪10大高技能之首；日本政府以为燃料电池技能是21世纪动力环境范畴的中心；加拿大方案将燃料电池展开成国家的支柱工业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超越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越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要点研讨项目，并且已获得了许多重要效果，PEMFC技能已展开到实用阶段，使得燃料电池行将代替传统发电机及内燃机而广泛使用于发电及轿车上。2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化出产，用于国防、航天、轿车、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，其间，国际燃料电池工业巨子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。美国和欧洲将成批出产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发方案。现在，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规划使用的阶段。
现在，车用氢燃料电池已成为国际各大轿车公司技能开发的重中之重。迄今为止，国际６大轿车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超越100亿美元，并以每年10亿美元的速度递加[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能相对乏力
我国研讨燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾展开过多种燃料电池的实验室研讨，70年代投入很多人力物力展开用于空间技能的燃料电池研讨，这以后研讨作业长时间中止。最近几年，我国才开端从头注重燃料电池技能的研讨开发，并获得很大展开。特别在PEMFC方面，到达或挨近了国际水平。可是，在总体上，我国燃料电池的研讨开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外比较，我国的燃料电池研讨水平还较低，我国对燃料电池的安排开发力度还远远不够。作为国际上最大的煤炭出产国和消费国，开发以煤作为一次动力的高温型MCFC和SOFC具有特别重要的含义。可是我国在MCFC、SOFC研讨方面与国外的距离很大，要完成实用化、商业化使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使用实例。这和我国这样一个大国的位置很不相等。虽然国家也将燃料电池技能列为”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比较显得微乎其微；承当研讨使命的也仅仅中科院等少量科研院所，且研讨力气涣散，短少企业的介入，难以获得突破性展开，尤其是难以将获得的研讨效果进行实践使用实验，以构成工业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研讨和开发状况看，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讨开发和制作出产，并且规划很大，例如，仅加拿大的Ballard一家公司的财物就达10亿美元。
4，大力展开燃料电池技能势在必行
从国际燃料电池迅猛展开的气势看，本世纪头十年将是燃料电池发电技能商品化、工业化的重要阶段，其技能实用性、出产成本等都将获得严重突破。估计燃料电池体系将在洁净煤燃料电池电站、电动轿车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的使用远景，潜在商场非常巨大。能够意料，涣散电源供电体系——燃料电池发电厂必将在21世纪内代替以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力体系，成为电力行业的主力军。而燃料电池的遍及推行使用，必将在动力及相关范畴引发一场深入的革新，促进新兴工业的构成，带动国民经济高速展开。动力范畴的这场革新是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，咱们对此必须有充分认识并给予满足的注重。咱们应该精确把握这场革新所带给咱们的机会，毫不迟疑地投入满足的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技能的研讨开发和使用作业，使之提前实用化工业化，为我国的国家动力安全和国民经济可持续展开服务。
国家计委在1997年提出的我国洁净煤技能到2010年的展开大纲中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技能要点展开方针之一[6] 。在“十五”科技展开规划中，燃料电池技能被列为要点施行的严重项目[7]。
鉴于国际燃料电池发电技能的展开迅猛、商场宽广的远景和我国久远展开的战略需求，国家科技部、国家计委、国家经贸委应该联合制定我国燃料电池发电技能的展开规划，既要安排有关高等院校、科研院所活跃攻关，更要引导国家电力公司、石油集团、石化集团及轿车、机械制作等工业企业热心参加，会集力气，加大人力、物力、财力的投入，急起直追，一起推动燃料电池发电技能的研讨开发。在具体做法上，咱们应从高起点起步，整机引入国外的燃料电池发电设备，可先引入规划较小的电池堆。在尽力消化吸收的根底上，活跃立异，这样能够使咱们更快地把握高技能，有利于加速我国燃料电池电站技能的展开。
别的，MCFC和SOFC对我国具有特别重要的含义，对此，我国近期应选好全体技能的突破点，加强多孔、薄膜电极过程动力学理论、新式要害资料的规划、制备及多相杂乱界面等方面的根底研讨。
