燃料電池的應用特點 燃料電池的特點及應用

(1)能量密度高，比能量可達200Wh/kg左右。 PCEV要求以氫為燃料時，電池質量比功率不低于150W/kg；以甲醇為燃料時，電池的質量比功率不小于100W/kg。

(2)一般在常溫條件下運行。當溫度在80左右時，容易快速啟動，減少溫度對燃料電池材料的影響，提高電池性能，延長電池壽命。

(3)可連續工作，適合部分滿足特性要求。這些優越的性能為PEMFC在FCEV上的使用帶來了極大的便利。

(4)單體電池電壓高，是電動汽車理想的動力源，有利于減輕電動汽車的整備質量，降低電動汽車的使用成本。

(5)燃料電池的染料有氫、甲醇和汽油三種。根據燃料電池的發電原理，氫氣是最理想的燃料，因為氫氣可以直接參與電化學反應。氫燃料電池的產物只是清潔的水蒸氣，不會對環境造成任何污染。

2.燃料電池的應用。燃料電池作為移動電源的應用領域分為兩大類。一種可作為便攜式電源、小型移動電源、車載電源等，適用于軍事、通訊、計算機等領域，滿足應急供電和高可靠性、高穩定性供電的需要。實際應用有手機電池、筆記本電腦等便攜式電子設備、軍用背包通信電源、衛星通信車載電源等；二是作為自行車、摩托車、汽車等交通工具的電源，滿足機動車排放的環保要求。從目前的發展情況來看，PEMFC是最成熟的電動汽車電源。

3、國際上，燃料電池研發領域的權威機構是加拿大巴拉德能源系統公司，美國H-Power公司于1996年研制出世界上第一輛燃料電池動力客車。近年來，我國也有高度重視燃料電池電動汽車的研發，已被列為國家重點科技攻關計劃。上海申力公司、富源燃料電池有限公司、清華大學、中科院大連化學物理研究所研制的觀光客車、中巴車樣機，性能接近或達到國際先進水平。

4、燃料電池除了適用于交通運輸電源外，也非常適用于固定電源。可與電網系統聯網，調節電網峰值，也可作為海島、山區、邊遠地區或國防（人防）供電系統供電。

5、也可以將多臺燃料電池發電機組網組成分布式供電系統。分布式供電系統具有以下優點：

(1)可省去電網線路和配電調度控制系統。

（2）有利于熱電聯產（由于PEMFC電站無噪音，可就近安裝，PEMFC發電產生的熱量可進入供熱系統），可使總燃料利用率高達80%。

(3)受戰爭和自然災害的影響相對較小，特別適合現代戰爭條件下的主動防護需要。

(4) 通過天然氣和煤氣重整制氧，利用現有的天然氣和煤氣供應系統等基礎設施，為燃料電池提供燃料。

（5）可再生能源制氫（電解水制氫、太陽能電解制氫、生物制氫）可形成循環系統（這種循環系統特別適用于偏遠地區），減少建設和運行系統的成本。國際上普遍認為，隨著燃料電池的普及和利用，分布式電站的發展將是一種趨勢。

6、由于燃料電池工作溫度低，紅外輻射少，無振動，無噪音，特別適合作為現代軍用電源使用。 1998年8月，美國國防部在提交給國會國防委員會的報告中指出，移動電源是永久性防御設施最基本的五個要素之一；燃料電池發電技術取代傳統發電裝置的快速發展，為未來發電系統以氫為主要燃料開辟了道路；由于能量轉換效率高（超過60%）和操作維護極其簡單，燃料電池發電機使得以氫能為主要燃料的應用極其可靠和高效。因此，將作戰燃料改為氫氣，將產生更高效可靠的發電系統，排放更低，噪聲更低，熱輻射和紅外成像大大降低，便于偽裝和隱蔽行動。

7、PEMFC發電機的諸多優越性能使其廣泛應用于航空航天和超機動設備、水下潛艇、軍事工程、通信工程、車載電源、個人和部門（部門）便攜式電源、偏遠地區、海防哨所.在人防工程中具有極好的應用前景。早在20世紀60年代，美國宇航局和通用電氣公司（GE）就聯合開發了燃料電池發電機，并多次用于雙子座衛星計劃。特別是1968年采用Nafion膜后，發射的生物衛星上使用的燃料電池發電機在實驗室中的壽命已達到57000h。后來美國宇航局與漢密爾頓標準公司合作開發了RPC（再生燃料電池）系統，目的是配合太陽能發電系統，形成火星探測車或月球基地的電源（太陽能電解水裝置功率為35kw， PEMFC發電機功率為25kw）。美國空軍還與Treadwell簽署協議，研究衛星RFC系統（燃料電池功率12kw，電壓V）。

8、在超級移動設備（HMU）應用方面，NASA與EPSI合作開發了200Wh能量的PEMFC系統，采用金屬氫化物儲氫替代現有設備使用的充電電池，可有效提高儲能密度以及一次性充電能量和循環壽命、充電速度。

9. 燃料電池在軍事領域的一個重要用途是作為海軍艦艇的動力源。 PEMFC發電機作為潛艇的不依賴空氣推進動力（AIP）源，與斯特林發動機和閉式循環柴油機相比，具有效率高、噪聲低、紅外輻射小等優點。使用燃氣時，潛艇的續航能力最強（約為斯特林發動機的兩倍），而且無污染，因此燃料電池是潛艇AIP系統的最佳選擇。德國于1980年開始研究燃料電池發電機潛艇（也是世界上最早的）。目前，德國已經能夠生產基于燃料電池發電機的212和214潛艇。美國海軍和AP 公司開始開發柴油重型整制氫為氫源的燃料電池發電機，還與Treadwell公司合作設計并制造了用于水下探測器的燃料電池電源。

10、燃料電池的諸多優點，使其在重要的民用設施如智能大廈、醫院、賓館以及國防（人防）領域都具有極好的前景。目前這些地方的供電系統均采用以外電為主、柴油發電機組為輔的供電方式。當外電毀壞啟用柴油發電機組時，由于柴油發電機組存在煙氣排放，隱蔽性差、震動大、噪聲高、環保性能差等諸多缺點，更不適合在未來高科技戰爭中使用。因此，研究基于PEMFC的發電系統可有效利用氫能實現環保，對民用供電和國防建設都有極為重要的意義。