燃料电池的应用有哪些领域？燃料电池的研究进展解析

燃料电池应用

时至今日，己有多种类型的燃料电池根据不同的应用需求被研发出来。按导电离子类别可分为酸性燃料电池、碱性燃料电池、烙融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池（SOFC）。酸性燃料电池还可细分为PEMFC、直接醇类燃料电池和磷酸燃料电池。各类燃料电池皆有其工作特性，工作温度低至－40°Ｃ、高至1000°。可根据不同的需求选择燃料电池类型。其中PEMFC是最近几十年里受关注最多的燃料电池。PEMFC不仅具备燃料电池的普遍特征，还有可低温下快速启动和工作、无电解液流失、寿命长、比功率与比能量高等突出优点，被认为是将来替代内燃机作为汽车动力电源最理想方案。

由于燃料电池模块化、功率范围广和燃料多样化等特点，能被应用于多种场合：小至代步车电源、移动充电装置，大至兆瓦级发电站。实际上，燃料电池的商业化进行得如火如茶。资料显示，从2008年至2011年，世界范围内燃料电池作为通讯网络设备、物流和机场地勤的备用电源市场份额増长了214％。预计至2020年，燃料电池的市场总值将达到192亿美元。

燃料电池的研究进展综述

燃料电池的应用

具体应用作简单介绍如下：

（1）便携式电源

便携式电源市场销售额的逐年増长吸引了许多电源技术，其产品包括：笔记本电脑、手机、收音机及其他需要电源的移动设备，为方便个人携带，便携式移动电源的基本要求通常要求电源具有高比能量、质轻小巧等特点。而燃料电池的能量密度通常是可充电电池的５到10倍，使其具有较大的竞争力.此外，燃料电池不需要额外充电的特点也使它能适应更长久的野外生活。目前，己有直接甲醇燃料电池（DMFC）和PEMFC被应用为军用单兵电源和移动充电装置上。成本、稳定性和寿命将是燃料电池应用于便巧式移动电源的所需要解决的技术问题。

（2）固定电源

固定电源包括紧急备用电源、不间断电療、偏远地区独立电站等。目前，燃料电池每年占据全球约７０％的兆瓦级固定电源市场，相比于传统的铅酸电池，燃料电池具有更长的运行时间（大约为铅酸电池的５倍）、更髙的比能皇密度、更小的体积和更好的环境适应性。对于智能电网难以到达的偏远地区和紧急事故发生地，独立电站被认为是最经济且可靠的供电方式。在我国多次的地展灾害中，燃料电池被用作独立电站，为救灾工作发挥了重要作用。需要注意的是，固定电站通常需要较长的寿命（大于80000小时），这是燃料电池技术应用于固定电站的最大技术挑战。

（3）交通动力电源

交通动力电源一直是清洁能源技术研发的主要诱导因素，因为全球１７％的温室气体（CO2）都是由基于化石燃料的交通动力产生，另外还伴随着其他的大气污染问题，如雾霾等。H2为燃料的PEMFC被认为是内燃机的最佳替代动力，主要原因是：(a)尾气只有水，无任何污染排放；(b)燃料电池的工作效率极高（53%-59%），几乎是传统内燃机的两倍；(c)低温快速启动、运行噪音低且运行稳定，世界诸多国家都在推进燃料电池交通动力方案，日本是其中最激进的国家之一。日本计划在2025年之前，建设超过1000个加氨站和运行200万辆燃料电池汽车。2015年，日本丰田汽车公司开始售卖世界上第一辆PEMFC为主要动力电源的汽车Mirai，标志着燃料电池技术应用于汽车动力的新纪元。