燃料电池可能实现2次电池化吗？看研究人员如何回应！
来源：宝鄂实业
2019-05-28 22:39
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东芝的自持式能源供应系统“H2One”，就是将PEFC和PEM型水电解槽，储氢系统等集中在一个容器中。从某种意义上说，整个容器即具备像二次可充电电池一样的机能。
研究人员对“发电机”情有独钟
如果将燃料电池实现2次电池化，那名称应称为“氢-空气二次电池”。是与锌（Zn）-空气电池或锂（Li）-空气电池等具有类似反应体系的一种电池，虽然技术上可能不容易实现，但在研发2次电池的众多研发团队或人员中，进行以燃料电池的2次电池化为研究目标的研究人员少的不可思议。
其中一个原因是许多开发FC燃料电池的研究人员认为FC就像是“发电机”一样的存在而并不是像其他电池一样的“电化学电池”。如果是发电机的话，燃料从外部放入，与通过外部电源再充电并重复使用完全不是一回事。一些FC研究人员认为，他们不能理解将这样的FC电池二次电池化的优势何在。
有企业进行了十年以上的开发
尽管研究人员很少，但也不是说没有。例如日本高砂热工业和产业技术研究所就是目前正在开发可逆FC的公司/研究机构的其中之一，研究人员一般称二次电池型FC为“可逆FC”，“可逆电池”等。这是因为通过充电进行水分解，由氢和氧放电（发电）所产生的水可逆地返回成氢和氧。高砂热工在2000年中期开始开发，目前据说研发仍在持续进行。该公司试制的原型可逆电池在日本国家先进工业科学与技术研究所福岛可再生能源研究中心被使用中（图A-1）。
（a）当光伏发电过剩时，将电力转换为氢气
在福岛可再生能源研究中心运行的水电解燃料电池集成型电池及其外围系统（a）。当太阳能发电对于电力系统出现过剩时，从电网互连切换到水电解产生氢气并将其存储在罐中。另一方面，当电力系统的电力趋于不足时，储存的氢气用于燃料电池中以发电并连接到系统。此外还独立进行了储氢合金的研究（b）。使用时的问题之一是切换水电解和燃料电池模式需要花费大约10~30分钟，时间较长。
而之所以开发这一系统的原因是因为通过在一个电池中切换发电和水电解，与同时设置FC电池和水电解装置相比，既节省了空间又降低了设备成本。具体地，当日照条件良好并且光伏发电系统产生的电力对电力系统过剩时，可逆电池通过使用电力用作水电解装置。产生的氢存储在储氢合金罐等中。据说2019年1月底，在东京开始用于充填FCV汽车的氢气就是这样生产的。
另一方面，当电力系统的电力趋于不足时，可逆电池又可用作FC并且使用所存储的氢产生电力。以这种方式进行功能切换看起来是非常合理的。除了电池，像冷气和暖气通过1台空调，在不同时段进行切换运作是一样的原理。
相反，即使这些设备被分成两个设备，同时使用这些功能的场景也是很难想象的，因为一边使用电力一边用于发电，损失会很大。换句话说，可逆电池就像是频率滤波器一样可用于平衡电力系统的输出波动。
研究人员对“发电机”情有独钟
如果将燃料电池实现2次电池化，那名称应称为“氢-空气二次电池”。是与锌（Zn）-空气电池或锂（Li）-空气电池等具有类似反应体系的一种电池，虽然技术上可能不容易实现，但在研发2次电池的众多研发团队或人员中，进行以燃料电池的2次电池化为研究目标的研究人员少的不可思议。
其中一个原因是许多开发FC燃料电池的研究人员认为FC就像是“发电机”一样的存在而并不是像其他电池一样的“电化学电池”。如果是发电机的话，燃料从外部放入，与通过外部电源再充电并重复使用完全不是一回事。一些FC研究人员认为，他们不能理解将这样的FC电池二次电池化的优势何在。
有企业进行了十年以上的开发
尽管研究人员很少，但也不是说没有。例如日本高砂热工业和产业技术研究所就是目前正在开发可逆FC的公司/研究机构的其中之一，研究人员一般称二次电池型FC为“可逆FC”，“可逆电池”等。这是因为通过充电进行水分解，由氢和氧放电（发电）所产生的水可逆地返回成氢和氧。高砂热工在2000年中期开始开发，目前据说研发仍在持续进行。该公司试制的原型可逆电池在日本国家先进工业科学与技术研究所福岛可再生能源研究中心被使用中（图A-1）。
（a）当光伏发电过剩时，将电力转换为氢气
在福岛可再生能源研究中心运行的水电解燃料电池集成型电池及其外围系统（a）。当太阳能发电对于电力系统出现过剩时，从电网互连切换到水电解产生氢气并将其存储在罐中。另一方面，当电力系统的电力趋于不足时，储存的氢气用于燃料电池中以发电并连接到系统。此外还独立进行了储氢合金的研究（b）。使用时的问题之一是切换水电解和燃料电池模式需要花费大约10~30分钟，时间较长。
而之所以开发这一系统的原因是因为通过在一个电池中切换发电和水电解，与同时设置FC电池和水电解装置相比，既节省了空间又降低了设备成本。具体地，当日照条件良好并且光伏发电系统产生的电力对电力系统过剩时，可逆电池通过使用电力用作水电解装置。产生的氢存储在储氢合金罐等中。据说2019年1月底，在东京开始用于充填FCV汽车的氢气就是这样生产的。
另一方面，当电力系统的电力趋于不足时，可逆电池又可用作FC并且使用所存储的氢产生电力。以这种方式进行功能切换看起来是非常合理的。除了电池，像冷气和暖气通过1台空调，在不同时段进行切换运作是一样的原理。
相反，即使这些设备被分成两个设备，同时使用这些功能的场景也是很难想象的，因为一边使用电力一边用于发电，损失会很大。换句话说，可逆电池就像是频率滤波器一样可用于平衡电力系统的输出波动。
