燃料电池有哪些分类?它主要应用于哪些方面?
磷酸燃料电池(PAFC)是世界上广泛应用和最早投入商业化生产的燃料电池,由国际燃料电池公司(现为UTC燃料电池公司)和一些日本公司生产的200kW的燃料电池已在美国和欧洲安装。氢燃料的问题通过重整天然气来解决,但这也增加了设备的成本与复杂性,且这类燃料电池的电解质对电堆的腐蚀性较强。
碱性燃料电池(AFC)的重要性相对降低,也缺少巨大的研究热情,但这类燃料电池的电压损失较小,且其电解质氢氧化钾的成本比任何一种类型的电解质成本都低很多,但同时也存在CO2与碱性电解质反应的问题。
固态氧化物燃料电池(SOFC)在500至1000°C之间工作,这意味着无需昂贵的催化剂就能达到相当高的反应速率,且像天然气这样的气体可以直接应用,或者在电池内部重组,无需一个独立的制氢系统,但由陶瓷材料构成的电池很难加工制造,生产成本很高,还需大量额外设备。
同样作为中高温燃料电池,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)可以利用余温增加效率,适用于大型电站,但高温运作会同时带来安全隐患。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前应用前景最为广阔的燃料电池类型,适用于汽车、移动电源、小型发布式发电、潜艇推动等领域,具有低温快速启动的特点,且不适用有腐蚀性的液态电解质,但这类燃料电池直接使用氢气作为燃料,成本与技术要求较高。
1.3.蓝海市场高增速,交通领域应用前景最广阔
燃料电池历史悠久,当前已经逐步具备产业化条件。
早在1839年,英国科学家WilliamGrove就发明氢氧气体燃料电池。采用铂片电极、稀硫酸做电解液。但由于质量不高,燃料电池的输出功率和电压均较低而没有得到应用。
1900年,W.Nernst制作出第一个固体氧化物燃料电池(SOFC)。
1958年,美国通用电气的科学家LeonardNiedrach和WillardThomasGrubb研制出世界第一个质子交换膜燃料电池。
1983年加拿大巴拉德公司在固体电解质材料上取得重大进展,将电解水的Nafion膜用于燃料电池,使燃料电池功率提升千倍。
如今,燃料电池行业正处于快速导入期,自2009-2018年实现九年九倍的行业增长。根据E4Tech的报告,2009-2018年,全球燃料电池出货量从最初的86.5MW增长至当前(估计)的803.1MW,实现9年9.3倍的增长,年均复合增速约28%。2018年全球燃料电池的出货量为7.43万套,同比增长5.4%,对应规模803.1MW,同比增长21.9%,2015至2017年的年增长率均在25%以上,至今仍保持快速增长。