Rimhkr目前新能源汽車國家在給予很大的政策和資金支持和電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用

生命是永恒不斷的創(chuàng)造，因為在它內(nèi)部蘊含著過剩的精力，它不斷流溢，越出時間和空間的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表現(xiàn)的形式表現(xiàn)出來。－－泰戈爾目前新能源汽車國家在給予很大的政策和資金支持摘要：本文主要講述在能源和環(huán)保的壓力下，新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向。屆時，生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。一、新能源汽車發(fā)展前景（一）：電動汽車“真神”露相！那么，電動汽車的“真神”究竟應(yīng)該是什么模樣呢？其實歐洲和日本的公司早在5年前就描繪出來了，就是可快速更換電池的電動汽車。最早提出這種設(shè)想的歐洲和日本公司，原意是想通過快速更換電池實現(xiàn)能源的快速補充，但由于電池在車身內(nèi)的放置必須符合配重合理的要求，不能放在前后兩端，而在車身中部，只能放置在座位和底板下，在這個位置上，很難實現(xiàn)電池模塊的快速更換，除非對車身結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，而這樣一來，就需要更新全套模具，重建生產(chǎn)線，沒有幾億元的投資和3年的周期是搞不出樣車的。就是有了樣車，還必須有完全與之吻合的出租電池并對電池質(zhì)量完全負(fù)責(zé)的充電站相配套，因此，要想實現(xiàn)在小型電動汽車上快速更換電池，就必須進行包括充電站的技術(shù)條件和運營方式在內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計，而這絕非汽車制造廠家所能完成的，更重要的是，這樣一來，汽車制造廠商就只提供不裝電池的裸車了，它就成了電動汽車的配角，也就很難拿到政府補貼了。這種結(jié)果是汽車巨頭不愿意看到的。因此，國外公司在提出換電池的設(shè)想后根本就沒有往下進行，在小型車上更換電池的方案就擱淺了，各國的大公司又回到了老路上去，各搞各的，力圖在不改變營業(yè)模式的前提下，搞出能夠直接替代燃油汽車的電動汽車。但可以肯定地說，目前汽車巨頭所堅持的技術(shù)路線，統(tǒng)統(tǒng)是意在套取政府補貼的游戲！不采取更換電池的技術(shù)路線，注定是死路一條！得出此結(jié)論的根據(jù)是：1.不更換電池，充電永遠(yuǎn)是難題。與不更換電池車型配套的充電方式有三種，一是充電站，二是可在城市小區(qū)和停車位普遍設(shè)立的刷卡式充電樁，三是任意民用電插座。民用電插座不僅涉及電費計費問題，而且充電時間長，不可能成為主流充電方式。而在停車位設(shè)立刷卡式充電樁，幾乎所有的車輛都在下班后的同一時間充電，一旦電動汽車的擁有量達到一定規(guī)模，就會產(chǎn)生諧波，對城市電網(wǎng)構(gòu)成破壞性影響，電網(wǎng)將不堪此負(fù)。而充電站對車輛的服務(wù)，必須能在短時間內(nèi)完成，盡管各國都在研究快速充電的方法，也進行了快速充電的成功試驗，但是，快速充電對電池的破壞作用是無法杜絕的，用犧牲電池壽命作為代價來完成快速充電是不劃算的！2.不采用換電模式，電池壽命將大打折扣！鋰離子電池生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)表明：單體磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命可以達到5000次以上，按照2000次來設(shè)定出廠標(biāo)準(zhǔn)是完全可以實現(xiàn)的。而超過100個單體成組后的電池模塊，在人工維護的情況下，壽命只能達到1500次，如果每次充電可以行駛200公里，電池的里程壽命就可以達到30萬公里。這對于電動汽車的用戶來說，是完全能夠接受的。但是，如果沒有人工維護，采取盲充方式補給電能，電池組的循環(huán)壽命將急劇下降到200次左右，甚至?xí)霈F(xiàn)幾十次充電就損壞的情況。這對電動汽車來說是要命的事情。因此，國內(nèi)外的汽車制造廠家都試圖從電池質(zhì)量和電池管理入手，解決電池組的壽命問題。但是，提高電池的出廠質(zhì)量和一致性并不能從根本上延長電池壽命，因為無論出廠質(zhì)量和一致性再好的電池，都會在使用和充電過程中出現(xiàn)隨機性個體差異，最終導(dǎo)致電池組提前損壞。而電池管理系統(tǒng)如果細(xì)化到對每一單體電池進行監(jiān)測和控制，其造價將與電池相差無幾，這就意味著本來就很昂貴的電池，又增加了一倍的成本，而且，高性能的電池管理系統(tǒng)本身要消耗15~20％的能量，這就意味著電池里程壽命已經(jīng)損失了僅20％了，這還不算，就是安裝了高性能的電池管理系統(tǒng)，也不可能將電池壽命提高到理想的千次以上，豐田普銳斯不超過3年10萬公里的電池壽命就是最好的例證。因此可以說，雖然通過提高電池質(zhì)量和優(yōu)化電池管理可以有限提高電池組的壽命，但想通過這個途徑使電動汽車在綜合成本上具有對燃油汽車的競爭優(yōu)勢，是根本不可能的，這條技術(shù)路線必將永遠(yuǎn)依賴政府補貼。3.由于采用不換電模式，電池壽命就無法實現(xiàn)理想的指標(biāo)，國外汽車巨頭就把主攻方向放在以電池為輔的混合動力和增程式電動汽車上，采用小電池承擔(dān)輔助功能，弱化了電池的作用。但由于混合動力汽車二元切換的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使其成本永遠(yuǎn)也降不到與燃油汽車相當(dāng)?shù)某潭?，而其?jié)油性又非常有限，它絕對不可能成為電動汽車商業(yè)化的主流模式。美國通用公司推出的增程式電動汽車Volt,雖然比混合動力汽車前進了一步，由于結(jié)構(gòu)較為簡單，使制造成本明顯低于混合動力汽車，節(jié)油效果也更好一些，其市場前景比混合動力汽車更光明一些。但是，不進行維護的電池，仍然是致命的軟肋，只有配套電池的定期檢測、保養(yǎng)、維護和電池壽命質(zhì)量的保險，才有可能實現(xiàn)商業(yè)化。而這一切仍然需要在車輛結(jié)構(gòu)上解決電池組的快速裝卸問題、仍然需要保證電池壽命的租賃式運營模式與之配套。4.快速更換電池對電動汽車商業(yè)化的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國外車企最初的設(shè)想，按照歐日跨國公司當(dāng)年的設(shè)想，快速更換電池僅僅是為了實現(xiàn)快速補充能源，他們沒有想到，這種方式是提高電池壽命的最佳途徑。此外，還有一個作用是盲充模式無法抗衡的，就是：由于電池的工作是電化學(xué)反應(yīng)，對電池的沖擊要比機械磨損具有更大的離散性，機械磨損在不同個體間的差異非常小，作為汽車核心部件的發(fā)動機可以很容易實現(xiàn)絕大部分個體30萬公里以上的使用壽命，而動力電池則不然。即便是平均使用壽命達到了30萬公里，也仍然無法實現(xiàn)商業(yè)化操作。因為，超過30萬公里和不足20萬公里的個體都有可能達到30％，大量壽命不達標(biāo)電池的車輛，將使汽車企業(yè)無法應(yīng)對，價格比車身結(jié)構(gòu)還貴的電池賠是賠不起的，而不賠，將名聲掃地，只能慘淡退市，無異于自殺。這就是多家汽車企業(yè)的樣車早已下線，吆喝了許多年也不敢向私人用戶出售的根本原因。相比之下，在充電運營商用自己的電池而不是車主的電池在充電站循環(huán)使用，為車主提供服務(wù)，除了快速補電、提高電池壽命之外，無形之中帶來了第三個功能：只要電池的平均壽命達標(biāo)，就可以實現(xiàn)商業(yè)化，要比不能換電車型必須使95％以上電池壽命達標(biāo)，才能實現(xiàn)商業(yè)化，容易一百倍！結(jié)論已經(jīng)不言而喻：在20到30年內(nèi)，在燃料電池電動汽車的時代沒有到來之前，能夠快速更換電池的純電動汽車、增程式電動汽車和與之配套的電池租賃、電池維護、充電服務(wù)的運營模式，是電動汽車完全實現(xiàn)商業(yè)化的最佳途徑——這就是電動汽車已經(jīng)清晰可見的“真神”?。ǘ簱Q電式電動汽車必須解決的技術(shù)和商業(yè)問題換電式電動汽車所依賴的基本上都是成熟技術(shù)，不存在難以突破的技術(shù)瓶頸，但要使這種技術(shù)路線實現(xiàn)商業(yè)化，還是有一些常規(guī)性的技術(shù)問題和運營模式問題需要配套解決。1.純電動汽車通常采用能量密度很高、安全性很好的磷酸鐵鋰電池，在目前的技術(shù)條件下，還沒有性能和價格上更優(yōu)越的電池材料可取代磷酸鐵鋰，指望發(fā)明新的電池材料在成本不顯著增加的前提下進一步提高能量密度，在短期內(nèi)是沒有希望的。在此前提下，可續(xù)駛150公里以上的純電動小汽車，其電池箱的重量將達到200公斤以上。為了配種合理，不能將電池箱安裝在車輛的前、尾兩端，只能安裝在車輛中部乘員座椅的下方，這就為快速更換電池出了難題。有三種可選擇的方案：①如果從上往下裝入電池，則需要乘員離開座位，并將座位掀開，十分不方便。②如果從下往上裝入電池箱，就必須設(shè)計出十分牢固的固定系統(tǒng)，才能防止車輛在高速行駛和劇烈顛簸中電池箱的松動，而在一般情況下，電池箱牢固的安裝和快速更換相沖突，二者只能取其一，很難找到兩全的解決辦法。③從側(cè)面裝入電池箱，雖然可以使牢固性和快速裝卸同時實現(xiàn)，但需要將車身覆蓋件和車架的模具全部更新，甚至生產(chǎn)線也需要進行傷筋動骨的大調(diào)整，沒有幾億元的投資是出不了樣車的，而樣車并不見得可以定型。無論是雞生蛋，還是蛋生雞，都存在著難產(chǎn)問題。因此，快速裝卸電池雖然只是一個常規(guī)性的技術(shù)問題，解決起來卻也有相當(dāng)?shù)碾y度。這就是世界上至今沒有一輛可快速更換電池的純電動汽車問世的原因。2.燃油汽車的設(shè)計和改型，完全可以由汽車制造企業(yè)獨立完成，而電動汽車要想實現(xiàn)快速更換電池，卻必須和電池制造商、充電運營商共同探討、磨合、協(xié)商才能完成，否則，與電池的匹配、與充電站技術(shù)手段的吻合都會出現(xiàn)致命的錯位。因此，可以認(rèn)為，快速更換電池不是一樁小事，而是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。燃油汽車的發(fā)展，僅僅需要制造商與用戶的互動，就可以獲得足夠的信息和資源，而電動汽車的商業(yè)化，卻要求必須在汽車制造商、電池制造商、充電運營商以及用戶的互動中才能找到發(fā)展的方向和技術(shù)解決方案，其多元化生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜程度至少比燃油汽車高兩個數(shù)量級。3.為可更換電池的電動汽車服務(wù)，充電站的主要功能并不僅是為車輛補充能源，還要進行電池維護，這是國外車電分離方案提出者根本沒有考慮的問題。加入這個功能，充電站的商業(yè)性質(zhì)就發(fā)生了革命性的改變，它所能提供的服務(wù)包括了電池的壽命保證，問題是誰有這個金鋼鉆？誰能為用戶提供電池壽命千次以上的質(zhì)量保證？這是一個關(guān)系到這種商業(yè)模式成敗的大問題。因此，電池維護技術(shù)就成了電動汽車車電分離技術(shù)路線最關(guān)鍵的核心技術(shù)。4.還有一個不可回避的與技術(shù)有關(guān)的問題，就是充電成本問題。假定電池維護技術(shù)已經(jīng)成熟，可以保證電池1000次以上的循環(huán)壽命，在包括電池折舊的總成本中，最大的部分電池折舊成本就能降到合理水平，每行駛100公里為20元左右。而充電時所消耗的電費基本上是個常數(shù)，對五座電動小汽車而言，每行駛100公里所消耗的電費為7-10元，是一個很低的數(shù)字。剩下的就是充電站工程和設(shè)備折舊以及管理費用、財務(wù)費用了。按照國外的設(shè)計和我國在奧運期間建的充電站，每個充電站的投資高達上億元，使每次充電的折舊費高到毫無商業(yè)競爭力的程度。因此，必須設(shè)計出花錢少、效率高的廉價充電站，只有這樣，才能讓充電總成本明顯低于燃油費用，使電動汽車具有對燃油汽車的競爭優(yōu)勢，才能實現(xiàn)電動汽車的商業(yè)化。5.在快速更換電池的商業(yè)模式中，車主買到的是不含電池的裸車，充電站為車主提供電池租賃服務(wù)，在通常情況下，為100輛車提供服務(wù)，需要有2倍的電池用于周轉(zhuǎn)，充電運營商作為電池租賃方本身將擁有全部電池的所有權(quán)，這就是充電運營商一身擔(dān)起三個重?fù)?dān)：電池租賃、充電服務(wù)、電池維護。誰能承擔(dān)這個角色？汽車制造商不可能將電池的責(zé)任都攬到自己身上，電池生產(chǎn)廠商雖然可以承擔(dān)這個角色，但在商業(yè)化運行中，只有充電運營商專業(yè)化獨立運作，才能培育出高效率的團隊和商業(yè)品牌，充電運營商自成一家不可避免。目前，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)高調(diào)宣布，要大舉進軍電動汽車充電站，規(guī)劃在全國大中城市建立電動汽車充電站網(wǎng)絡(luò)。但是，此充電站非彼充電站，國家電網(wǎng)的充電站沒有考慮快速更換電池，更沒有考慮電池維護，而是采用在占地面積很大的充電站中設(shè)立很多的充電樁，讓車輛自助式臥充。這種方式必須以電池盲充1000次不損壞為前提，而這樣的電池根本沒有。因此，可以肯定，這種充電站除了作為形象工程外將毫無用處。如果國家電網(wǎng)不改變設(shè)計，它不可能成為電動汽車領(lǐng)域里的成功者。但問題又來了，沒有可更換電池的車輛，怎么會有充電運營商？而沒有充電運營商的參與誰敢造可更換電池的車？是雞生蛋還是蛋生雞的問題延伸到了商業(yè)領(lǐng)域。二、各種新能源汽車的動力來源與結(jié)構(gòu)特點新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料，但采用新型車載動力裝置)，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括有：混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV)、燃料電池汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車以及燃?xì)馄?、醇醚汽車等等（一）混合動力汽車：混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。目前國內(nèi)市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展也很快?；旌蟿恿ζ嚨膬?yōu)點是：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負(fù)荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。缺點:長距離高速行駛基本不能省油。（二）純電動汽車：電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲存技術(shù)。本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對人類傷害較少，而且電廠是固定不動的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔(dān)心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟效益。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅(qū)動汽車高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點，使電動汽車的研究和應(yīng)用成為汽車工業(yè)的一個“熱點”。有專家認(rèn)為，對于電動車而言，目前最大的障礙就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價格影響了產(chǎn)業(yè)化的進程，與混合動力相比，電動車更需要基礎(chǔ)設(shè)施的配套，而這不是一家企業(yè)能解決的，需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當(dāng)?shù)卣块T一起建設(shè)，才會有大規(guī)模推廣的機會。優(yōu)點:技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。缺點:目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴，至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1／3，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠?、電價格。(三)燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。近幾年來，燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進展。世界著名汽車制造廠，如戴姆勒－克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司已經(jīng)宣布，計劃在2004年以前將燃料電池汽車投向市場。目前，燃料電池轎車的樣車正在進行試驗，以燃料電池為動力的運輸大客車在北美的幾個城市中正在進行示范項目。在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，提高商業(yè)化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力，并已取得了顯著的進步。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：1、零排放或近似零排放。2、減少了機油泄露帶來的水污染。3、降低了溫室氣體的排放。4、提高了燃油經(jīng)濟性。5、提高了發(fā)動機燃燒效率。6、運行平穩(wěn)、無噪聲。（五）氫動力汽車氫動力汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優(yōu)勢，因此，氫動力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。與傳統(tǒng)動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%。中國長安汽車在2007年完成了中國第一臺高效零排放氫內(nèi)燃機點火，并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國首款氫動力概念跑車“氫程”。隨著“汽車社會”的逐漸形成，汽車保有量在不斷地呈現(xiàn)上升趨勢，而石油等資源卻捉襟見肘，另一方面，吞下大量汽油的車輛不斷排放著有害氣體和污染物質(zhì)。最終的解決之道當(dāng)然不是限制汽車工業(yè)發(fā)展，而是開放替代石油的新能源，燃料電池車的四輪快速又安靜地滾過路面，轍印出新能源的名字——氫。幾乎所有的世界汽車巨頭都在研制新能源汽車。電曾經(jīng)被認(rèn)為是汽車的未來動力，但蓄電池漫長的充電時間和重量使得人們漸漸對它興味索然。而目前（指2009年）的電與汽油合用的混合動力車只能暫時性地緩解能源危機，只能減少但無法擺脫對石油的依賴。這個時候，氫動力燃料電池的出現(xiàn)，猶如再造了一艘諾亞方舟，讓人們從危機中看到無限希望。以氫氣為汽車燃料這種說法剛出來時嚇人一跳，但事實上是有根據(jù)的。氫具有很高的能量密度，釋放的能量足以使汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)，而且氫與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水，沒有污染。因此，許多科學(xué)家預(yù)言，以氫為能源的燃料電池是21世紀(jì)汽車的核心技術(shù)，它對汽車工業(yè)的革命性意義，相當(dāng)于微處理器對計算機業(yè)那樣重要優(yōu)點：排放物是純水，行駛時不產(chǎn)生任何污染物。缺點：氫燃料電池成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照目前的技術(shù)條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。（六）燃?xì)馄嚾細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。近年來，世界上各國政府都積極尋求解決這一難題，開始紛紛調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)。燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎?，可調(diào)正汽車燃料結(jié)構(gòu)，運行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國公認(rèn)為當(dāng)前最理想的替代燃料汽車。目前，燃?xì)馊匀皇鞘澜缙嚧萌剂系闹髁?，在我國代用燃料汽車中占到９０％左右。美國的目?biāo)是，到２０１０年，公共汽車領(lǐng)域有７％的汽車使用天然氣，５０％的出租車和班車改為專用天然氣的汽車；到２０１０年，德國天然氣汽車數(shù)量將達到１０萬至４０萬輛，加氣站將由目前的１８０座增加到至少３００座。業(yè)內(nèi)專家指出，替代燃料的作用是減輕并最終消除由于石油供應(yīng)緊張帶來的各種壓力以及對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)面影響。近期，中國仍將主要用壓縮天然氣、液化氣、乙醇汽油作汽車的替代燃料。汽車代用燃料能否擴大應(yīng)用，取決于中國替代燃料的資源、分布、可利用情況，替代燃料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的成熟程度以及減少對環(huán)境污染等；替代燃料的生產(chǎn)規(guī)模、投資、生產(chǎn)成本、價格決定著其與石油燃料的競爭力；汽車生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計改進必須與燃料相適應(yīng)。以燃?xì)馓娲加蛯⑹侵袊酥潦澜缙嚢l(fā)展的必然趨勢。我國應(yīng)盡快組織力量，制定出國家級燃?xì)馄囌??？紤]到我國能源安全主要是石油的狀況，發(fā)展包括燃?xì)馄囋趦?nèi)的各種代用燃料汽車，已是刻不容緩的事，根據(jù)國情應(yīng)該做到：1、要限制燃?xì)鈨r格，使油、氣價格之間保持合理的差價，如四川省、重慶市的油、氣差價，即可保證燃?xì)馄囘m度發(fā)展；2、鑒于加氣站投資大，回收期長，政府適當(dāng)給予一定補貼，在加氣站售出的氣價和汽車用戶因用氣節(jié)省的燃料費用之間，調(diào)節(jié)好利益分配；3、對加氣站的所得稅，應(yīng)參照高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)政策，采取免二減三的稅收政策；4、將加氣站用電按照特殊工業(yè)用電對待，電價從優(yōu)；另外，對加氣站用地，能按重大項目和環(huán)保產(chǎn)業(yè)對待，特事特辦，不要互相推諉、扯皮，積極采用國外先進建站標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)確定消防安全距離，節(jié)省土地資源。（七）生物乙醇汽車乙醇俗稱酒精，通俗些說，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。用乙醇代替石油燃料的活動歷史已經(jīng)很長，無論是從生產(chǎn)上和應(yīng)用上的技術(shù)都已經(jīng)很成熟，近來由于石油資源緊張，汽車能源多元化趨向加劇，乙醇汽車又提到議事日程。目前世界上已有40多個國家，不同程度應(yīng)用乙醇汽車，有的已達到較大規(guī)模的推廣，乙醇汽車的地位日益提升。在汽車上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽車缸內(nèi)燃燒更完全，可以降低尾氣的害物的排放。乙醇汽車的燃料應(yīng)用方式：一、摻燒，指乙醇和汽油摻合應(yīng)用。在混合燃料中，乙醇和容積比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，則用E10，E15來表示，目前，摻燒占乙醇汽車占主要地位。二、純燒，即單燒乙醇，可用E100%表示，目前應(yīng)用并不多，屬于試行階段；三、變性燃料乙醇，指乙醇脫水后，再添加變性劑而生成的乙醇，這也是屬于試驗應(yīng)用階步；四、靈活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇與汽油比例混合的燃料，還可以用氫氣，并隨時可以切換。如福特，豐田汽車均在試驗靈活燃料汽車（FFV）三、新能源研究領(lǐng)域的最新方向（一）簡介這是2009年關(guān)于新能源研究領(lǐng)域的最新方向，原名稱叫做“熱磁振蕩發(fā)電技術(shù)”，當(dāng)應(yīng)用于汽車等可移動的動力設(shè)備領(lǐng)域時，因可能會成為氫燃料電池的替代方案，又叫做“物理燃料電池”。目前已處于前期開發(fā)研究階段。（二）工作原理通過對處于磁路中的一段軟磁體迅速加熱并冷卻，使其溫度在其居里點上下周期性地振蕩，引起磁路線圈中的磁通量周期性地增減，從而感應(yīng)出連續(xù)的交流電。能量是通過燃燒產(chǎn)生熱能，再直接轉(zhuǎn)化為電能的。它的技術(shù)原理是物理原理，而通常概念中的電池，均屬化學(xué)原理，兩者不是一回事。（三）優(yōu)點采用外燃方式，發(fā)電過程高效平穩(wěn)，對燃料性質(zhì)要求不高，甚至可以用固體燃料作能源。能使熱能直接高效地轉(zhuǎn)化為電能，少了一個機械傳動的中間環(huán)節(jié)，計算值在40％以上；運動部件只有一個活塞，省去了機械傳動系統(tǒng)，因此使用壽命長，維護少，實現(xiàn)成本低，技術(shù)難度小。目前的燃料電池是通過低溫化學(xué)作用產(chǎn)生電能，因需要催化劑、燃料要求高等，難以商業(yè)轉(zhuǎn)化。這項技術(shù)完全克服了化學(xué)燃料電池的上述弱點。參考文獻：(1)(2)(3)(4)(5)(6)

電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用一.能源的概況1.能源的重要性1.能源的重要性自古以來,人類就為改善生存條件和促進社會經(jīng)濟的發(fā)展而不停地進行奮斗.在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色.從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來看,能源問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中一個具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標(biāo)志,能源問題對社會經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用.2.能源的種類2.能源的種類大自然賦予人類的能源是多種多樣的,一般可分為常規(guī)能源和新能源兩大類.常規(guī)能源包括煤炭,石油,天然氣和水能,而新能源有生物質(zhì)能,核能,風(fēng)能,地?zé)崮?海洋能,太陽能和氫能等.其中煤炭,石油,天然氣被成為化石能源,水能,生物質(zhì)能,風(fēng)能,太陽能和氫能等是可再生能源.3.化石能源的問題(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲量和使用量統(tǒng)計,世界上煤,石油和天然氣的儲采比分別為204,40和60年,中國的情況更為嚴(yán)峻,據(jù)2002年統(tǒng)計,中國煤,石油和天然氣的儲采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長河中,只有很短的一段時間能使用化石能源.隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,對能源的需求也持續(xù)攀升.我國一次能源消費總量從1978年的5.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,上升到2002年的14.3億噸.據(jù)估計,我國在2004,2020和2050年的石油消費量達3,4.5和6億噸,其中進口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進口量相當(dāng)于目前美國的石油進口量,這不但會制約我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,而且對國家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成嚴(yán)重環(huán)境污染和氣候異?；剂显斐蓢?yán)重環(huán)境污染和氣候異?；剂系氖褂靡鸬沫h(huán)境污染,排放的CO2會造成溫室效應(yīng),使全球氣候變暖.有關(guān)機構(gòu)已向聯(lián)合國發(fā)出警告,如再不對CO2的排放采取嚴(yán)厲措施,在10年內(nèi),世界的氣候?qū)a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化.我國的環(huán)境污染問題更是日趨嚴(yán)重,目前,我國CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國之后位居第二,估計到2025年,將位居第一.在本世紀(jì)初聯(lián)合國關(guān)于環(huán)境污染的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個環(huán)境污染最嚴(yán)重的城市中,七個在中國.它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟南和石家莊.4.21世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢世紀(jì)世界能源發(fā)展趨勢(1)節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能就是提高能源利用率,減少能源的浪費.目前節(jié)能技術(shù)水平已是一個國家能源利用情況的綜合性指標(biāo),也是一個國家總體科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志.許多研究報告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國在能源利用方面的效率很低,我國的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達國家的5-10倍,因此更應(yīng)重視節(jié)能技術(shù),我國應(yīng)該充分重視化石能源的高效利用.(2)世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革據(jù)預(yù)測,20世紀(jì)形成的以化石燃料為主的世界能源系統(tǒng)將在21世紀(jì)轉(zhuǎn)換成以可再生能源為主的新的世界能源系統(tǒng).在20世紀(jì)末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.據(jù)世界能源委員會(WEC)和國際應(yīng)用分析系統(tǒng)研究所的研究報告認(rèn)為,在20世紀(jì)上半葉,化石燃料仍將是世界一次能源的主體,但到21世紀(jì)下半葉,太陽能,生物質(zhì)能,風(fēng)能等新能源將占世界能源的50%左右.(3)煤炭將作為過渡能源而受到重視煤炭將作為過渡能源而受到重視由于石油和天然氣的儲量較少,而煤炭儲量相對較多,因此煤炭將作為一種過渡能源而在21世紀(jì)上半葉受到重視.主要發(fā)展的技術(shù)是潔凈煤技術(shù),煤液化和汽化技術(shù).(4)新化石能源的開發(fā)將得到強化新化石能源的開發(fā)將得到強化近年來發(fā)現(xiàn),在海洋300米深處有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的開發(fā)已經(jīng)受到特別的關(guān)注.據(jù)估計,世界甲烷水合物的儲量可能超過石油,天然氣和煤炭儲量的總和.因此,甲烷水合物作為儲量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國的高度重視.(5)核能的利用將進一步得到重視核能的利用將進一步得到重視據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計,在20世紀(jì)末,全世界運行的核電站有436座,總發(fā)電量為3.5億千瓦.這些電站主要分布在美,法,日,英,俄等31個國家,近年來,由于擔(dān)心核電站運轉(zhuǎn)的安全性,核廢料對環(huán)境的影響和核技術(shù)擴散對世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達國家已有下降趨勢,但在亞洲地區(qū)仍有強勁的增加趨勢,我國準(zhǔn)備在今后幾年內(nèi)建造4座核電站.受控核聚變是一直受人們關(guān)心的技術(shù),因為在海水中大約有23.4億萬噸氘,如受控核聚變技術(shù)在21世紀(jì)能得到應(yīng)用,在21世紀(jì)末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視鑒于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起嚴(yán)重的環(huán)境污染和氣候異常,人們對新能源的開發(fā)越來越重視.其中水力能,地?zé)崮?海洋能和風(fēng)能的可利用資源有限,因此,太陽能,生物質(zhì)能和氫能的利用將倍受關(guān)注.二.生物質(zhì)能的利用1.生物質(zhì)能的優(yōu)點.(1)生物質(zhì)來源豐富地球上每年生長的生物質(zhì)總量約14001800億噸,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍,我國的生物質(zhì)能也極為豐富,可作為能源開發(fā)的生物質(zhì)能總量可達4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤.加上生物質(zhì)能可再生.因此,生物質(zhì)能的高效,規(guī)?；每捎行Ь徑馐澜缒茉垂┬杳?(2)生物質(zhì)能可多途徑利用(a)直接燃燒.其熱能和蒸汽可發(fā)電,技術(shù)成熟,但效率低.(b)生物轉(zhuǎn)化.包括制沼氣和水解發(fā)酵制取醇類.生物質(zhì)制甲醇和乙醇技術(shù)基本成熟,但生產(chǎn)成本較高.生物質(zhì)制沼氣技術(shù)相當(dāng)成熟.2002年全國已建1300多萬個沼氣池.(c)光熱轉(zhuǎn)化.通過氣化,裂解,光催化等技術(shù),獲得氣,液體燃料來發(fā)電.(d)生物柴油.從油料植物提取植物油,經(jīng)甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃燒效率高等優(yōu)點.(3)生物質(zhì)能利用的環(huán)境污染少由于生物質(zhì)利用過程中釋放的CO2是其生長過程通過光合作用從環(huán)境吸收的,所以生物質(zhì)能的利用過程不排放額外的CO2,而對環(huán)境污染少.生物質(zhì)能的利用還能降低污染.如可利用生物質(zhì)熱解汽化技術(shù)處理生活垃圾等,可得到以甲烷為主的燃?xì)?實現(xiàn)垃圾的減量化,無害化,資源化.2.生物質(zhì)能利用的問題2.生物質(zhì)能利用的問題生物質(zhì)能利用的缺點主要是生物質(zhì)分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟的收集半徑在50公里以內(nèi),只適合建立小型,分散的生物質(zhì)能利用系統(tǒng).而小型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率低,不提高生物質(zhì)能的利用效率就不能獲得好的經(jīng)濟效益,這是生物質(zhì)能至今未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)?；檬瞧惹行枰鉀Q的問題.三.太陽能的利用1.太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點(1)太陽能來源豐富太陽能來源豐富太陽能來源豐富是眾所周知的,這似乎是一種用之不絕,取之不盡的能源.太陽內(nèi)部不停地進行熱核反應(yīng),釋放出巨大的能量,輻射到地球上的能量只占起輻射總能量的極小部分,約1/22億,但地球每年接收的太陽能至少有6×1017千瓦小時,相當(dāng)于74萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量.其中被植物吸收的僅占0.015%.可見,開發(fā)太陽能利用的潛力很大.(2)太陽能的使用沒有污染問題太陽能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽能可多途徑利用太陽能可多途徑利用(a)太陽能的熱利用.如太陽能熱水器,太陽灶,太陽能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽能發(fā)電.如太陽能電池和光電池.(c)光催化和光電催化制氫.主要用這兩種技術(shù)從水或生物質(zhì)中制得氫氣.2.太陽能利用的概況太陽能利用的概況近年來,太陽能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽能發(fā)電量已達800兆瓦.到2000年,日本已有7萬個住宅用上太陽能電池,美國和歐盟計劃在2010年前安裝100萬套太陽能電池.特別是把太陽能電池與屋頂瓦結(jié)合成光電發(fā)電系統(tǒng),目前歐洲已有300套,年發(fā)電量為1億千瓦.這種系統(tǒng)不但可供應(yīng)清潔能源,而且美觀耐用,壽命可達25年.太陽能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國,太陽能熱水器的年產(chǎn)值已達60多億元,居世界首位.3.太陽能利用的問題太陽能利用的問題開發(fā)太陽能利用的主要問題是如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率,其次是降低成本,這對我國特別重要,目前我國生產(chǎn)太陽能電池的能力已達幾百兆瓦,但由于價格高,基本上都銷往國外.第三,一些技術(shù),如光催化和光電催化制氫技術(shù)還沒成熟,沒有達到實用化的階段,應(yīng)該抓緊這方面的研究和發(fā)展.四.氫能的利用1.氫能的優(yōu)點氫能的優(yōu)點(1)氫是自然界儲量最豐富的元素.(2)氫是除核燃料外發(fā)熱量最大的燃料.(3)氫燃燒生成水,是世界上最清潔的燃料.(4)燃燒性能好,可燃范圍大,燃燒速度快.(5)氫可用多種方法大規(guī)模生產(chǎn).(6)氫的利用形式多,可通過燃燒發(fā)電,通過燃料電池發(fā)電等.2.對氫能利用的重視2002年加拿大舉辦了以"氫行星"為主題的第14屆世界氫能源大會.2003年在華盛頓召開15個國家和地區(qū)參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.冰島計劃用40年時間將冰島建成"氫社會".布什將投資120億美元來促進氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國家在氫能開發(fā)領(lǐng)域的投入年均遞增20.5%.氫將取代天然氣,油和煤而成為未來世界的主要能源,進入氫能時代已成為近年來的熱門話題,21世紀(jì)將是氫能世紀(jì).布什舉著使用氫燃料的照相機我國對發(fā)展氫能經(jīng)濟也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國家參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.2004和2005舉辦了兩次關(guān)于氫能經(jīng)濟的中美雙邊會議.今年一月,中國科學(xué)院院士局召開了關(guān)于"石油替代能源"的研討會,主要討論石油資源可持續(xù)性分析,石油的替代能源,氫能燃料和我國的石油替代能源.并要組織人員進行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價格氫的制備,儲存和運輸中的價格問題,是影響走進氫能時代的很關(guān)鍵的問題.要降低其價格,必須形成氫的制備,儲存和運輸?shù)木W(wǎng)絡(luò).(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題目前制氫效率很低,氫的制取要消耗大量的能量,因此尋求大規(guī)模的廉價清潔的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題.(a)化石燃料制氫:目前,96%氫從化石燃料制備,技術(shù)成熟,但要造成環(huán)境污染.(b)電解水制氫:技術(shù)成熟,但耗能多,價格高.一般每生產(chǎn)1立方米的氫氣,需要消耗4.2-6度的電能,其能量轉(zhuǎn)化率不到32%.(c)生物質(zhì)制氫:有可再生,產(chǎn)量大,可儲存,碳循環(huán)等優(yōu)點,從中長期看是最有前途的制氫方式.目前生物質(zhì)制氫效率低.(d)生物制氫:國內(nèi)外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進展不快,制氫效率低.(e)風(fēng)能制氫:用風(fēng)能發(fā)電來電解水產(chǎn)生氫,技術(shù)上沒有問題,降低成本和風(fēng)能發(fā)電量少是主要的問題.(f)太陽能制氫:該法還處在基礎(chǔ)研究階段,離商業(yè)化還有較遠(yuǎn)的距離.(3)氫的儲運問題(3)氫的儲運問題氫的儲運技術(shù)主要解決儲運的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲運技術(shù)不過關(guān),因此浪費了許多氫.許多工業(yè)過程,如煉油,煉焦,氯堿,合成氨,合成甲醇及煤氣制造等多有大量的副產(chǎn)品氫氣,只是由于儲運技術(shù)的問題而不能被利用.我國每年放空和燒掉的氫氣至少在1010標(biāo)立方米以上.因此解決氫的儲運問題也是走進氫能時代的一個很關(guān)鍵的問題.目前氫的儲運還有很大問題.(a)高壓儲氫:儲氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲氫:很不方便,儲氫設(shè)備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲氫:這是目前的研究熱點,但儲氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲氫在3%,但儲放不可逆.熱門一時的納米碳管儲氫也已沒有了希望,最終的儲氫量也只有1%左右.(e)化合物儲氫:放氫不容易.(4)燃料電池還沒有商品化用氫作燃料的燃料電池的出現(xiàn)是促進氫能利用的重要原因.近年來,由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,各國對燃料電池的研究十分重視.美國《時代周刊》把燃料電池列為21世紀(jì)十大高新科技之首,燃料電池已被認(rèn)為是21世紀(jì)極具應(yīng)用前景的一種新型能源系統(tǒng).雖然燃料電池有很誘人的優(yōu)點,而且燃料電池的發(fā)展已有100多年的歷史,但至今還沒有一種燃料電池已經(jīng)真正商品化,因此,燃料電池何時才能商品化是一個與氫能利用密切相關(guān)的問題.4.反對氫能的意見4.反對氫能的意見(a)氫以化合物形式存在,制氫要消耗能源.它不是一種能源,而是能源的流通手段.(b)氫的泄漏會改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達15%.泄漏的氫會在大氣形成水霧,它會象二氧化碳一樣,使天氣變暖.(c)現(xiàn)在一般用高壓氫作燃料電池燃料,氫的泄漏會產(chǎn)生很大的不安全性,手機等的火花就會使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國70%的電是由地?zé)岷退娬井a(chǎn)生的.(5)氫的清潔生產(chǎn)要用風(fēng)能和太陽能.據(jù)估計,如用風(fēng)能發(fā)電制氫,當(dāng)風(fēng)能發(fā)電量達到美國6%的用電量,風(fēng)能發(fā)電機要占的面積要有半個加州那么大.(6)布什承諾投資120億美元用于氫能的研究是一個微不足道的投資.美國去年用于核能和礦物質(zhì)燃料方面的研究經(jīng)費大于氫燃料的研究經(jīng)費.美國推行"健康婚姻"的預(yù)算就有150億美元.美國用于伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)費每月390億美元.(7)氫燃料電池價格昂貴.目前內(nèi)燃機成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氫站也要花費大量的資金.五.燃料電池加速氫能利用1.燃料電池的優(yōu)點.(1)燃料電池是一種高效清潔的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可降低環(huán)境污染和氣候異常.(2)燃料電池能高效利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氣,液物質(zhì)和氫作燃料,因此,能促進氫能的利用.(3)燃料電池的發(fā)電效率不受體系規(guī)模限制,小型燃料電池同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)電,適合于生物質(zhì)分散性的特點.2.燃料電池定義燃料電池是一種不經(jīng)燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)的方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,只要連續(xù)供應(yīng)燃料,燃料電池就能連續(xù)發(fā)電.3.原理陽極反應(yīng):H2=2H++2e陰極反應(yīng):1/2O2+2H++2e=H2O總的反應(yīng):H2+1/2O2=H2O4.燃料電池分類堿性燃料電池(AFC)(1)堿性燃料電池(AFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Ag,氧化劑:氧電解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作溫度:60-80oC用途:航天器和潛艇的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高缺點:對CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池(PAFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:98%磷酸工作溫度:200oC用途:家庭住宅能源和汽車動力源優(yōu)點:穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點:用貴金屬作催化劑,價格高.(3)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含水的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:汽車和潛艇等的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高,壽命長,應(yīng)用范圍廣缺點:對CO敏感,價格高,800美元/千瓦,而內(nèi)燃機50美元/千瓦.氫源問題.(4)直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池(DMFC)陽極:催化劑:Pt合金,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含硫酸的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:可移動的小型電子儀器設(shè)備動力源優(yōu)點:比能量高,體積小問題:Pt對甲醇氧化電催化效率低,易被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化,甲醇會透過質(zhì)子交換膜.(5)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陽極:催化劑:Ni,燃料:氫陰極:催化劑:NiO,氧化劑:氧電解液:熔融碳酸鹽(NaCO3-LiCO3)工作溫度:600oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:反應(yīng)溫度高,不需貴金屬催化劑.可用含CO的燃料氣.壽命長.能量轉(zhuǎn)換率高,可達80%.問題:高溫下,電解液會腐蝕電極材料.壽命2萬小時,商業(yè)上要4萬小時.(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極:催化劑:NiZrO2,燃料:甲烷,氫陰極:催化劑:NaCrO4等,氧化劑:氧電解液:ZrO2,CeO2等工作溫度:900oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:不需貴金屬催化劑.壽命長.可用各種燃料氣.抗中毒能力強.能量轉(zhuǎn)換率最高,可達80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國對世界各國對PEMFC的重視世界各國對的重視近十年來