燃料电池发展现状调研报告

1、 引言

能源与环境是各国政府密切关注的可持续发展战略问题。随着世界汽车保有量的急剧增长，传统的内燃机汽车对人类环境带来的危害越来越严重，环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力，迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。未来的汽车应当向清洁、环保的方向发展，经过对各种新燃料、新能源和新动力的探索，燃料电池汽车(Fuel Cell Vehicle)以其清洁、高效的特性逐渐成为公认的未来最有前途的新能源汽车。

本文对燃料电池汽车的电源及用电设备进行了调研，以便更好地对燃料电池汽车的能量进行控制。

2、燃料电池汽车电源调研

目前用于燃料电池汽车上的电源是燃料电池，辅助能源通常包括超级电容和蓄电池组。蓄电池是能量存储装置，通过外界充电实现储能；燃料电池是能量生成装置，通过化学反应产生电能。蓄电池技术成熟，价格合理，而燃料电池则被认为是最有发展前途的电动汽车动力源。

2.1 蓄电池

蓄电池的主要性能指标有：①比能量--单位电池质量所能存储的电量(W·h/kg)，是评价电动汽车整车质量和续驶里程的指标；②能量密度--单位电池体积所存储的电量(W·h/L)，它影响蓄电池的尺寸；③比功率--单位电池质量所能输出的功率(W/kg)，是评价电动汽车加速性、爬坡能力及最高车速的指标；④功率密度--单位电池体积所能输出的功率(W/L)；⑤循环寿命--蓄电池充、放电一次称为一个循环，循环寿命表示更换电池前所能完成的循环数。循环寿命短，将增加电动汽车的维护费用。

电动汽车用的各种蓄电池的性能参数见表，美国先进电池联合会(USABC)制定的电动汽车用蓄电池远期性能指标也列于表中。其中USABC为美国先进电池联合会指定的电动汽车用蓄电池远期性能指标。

蓄电池类型 比能量(W·h/kg) 能量密度(W·h/L) 比功率(W/kg) 循环寿命（循环数） 预计成本(US$/kW·h) 单体额定电压（V）

铅酸 30-45 60-90 200-300 400-600 150 2.0

综述

2019.7Vol.43No.7收稿日期：2018-12-02

基金项目：河南省工程技术研究中心项目(豫科2016-221号-高

新35)；河南省创新型科技团队项目(C20150017)；河南省教育厅科学

技术研究重点项目资助计划(13A460693)作者简介：郭朋彦(1981—)，男，

河南省人，副教授，博士，主要研

究方向为车辆与车用动力。

1233氨燃料电池的研究现状及发展趋势

郭朋彦1,2，聂鑫鑫1，张瑞珠1，陈磊1，陈全征1

(1.华北水利水电大学机械学院，河南郑州450045；2.华北水利水电大学车辆与新能源技术研究院，河南郑州450045)

摘要：氨作为一种无碳富氢化合物，其价廉、不易燃、易于储存和运输，产业基础完善，恰好可弥补氢作为燃料所面临的

不足，被认为是可替代氢用于燃料电池的理想燃料。介绍了氨的理化特性，讨论了各类氨燃料电池的工作原理和特点，

分析了氨燃料电池的国内外发展历程及研究现状，研究了氨燃料电池存在的优势，探讨了氨燃料电池在商业化进程中

所面临的挑战以及应对措施，并指明了氨燃料电池的发展趋势。

关键词：氨燃料；燃料电池；研究现状；发展趋势

中图分类号：TM911.4文献标识码：A文章编号：1002-087X(2019)07-1233-04

Researchstatusanddevelopmenttrendofammoniafuelcells

GUOPeng-yan1,2,NIEXin-xin1,ZHANGRui-zhu1,CHENLei1,CHENQuan-zheng1

Abstract:Asacarbon-freehydrogen-richcompound,ammoniaisconsideredanalternativetohydrogenforfuelcells

becauseofitsadvantagesoflowprice,non-flammable,convenienceofstorageandtransportation,adequate

燃料电池的研究现状及发展趋势

摘 要：

根据燃料电池的特点，综述了碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）的研究现状及燃料电池的发展趋势

关键词：燃料电池；研究现状；发展趋势

燃料电池是一种等温直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的发电装置燃料电池的研究开发已有近半个世纪的历史，取得了相当大的进展，技术也逐渐成熟，是一种绿色能源技术，可以同时解决节能和环境保护两大难题

一.燃料电池的研究现状

1.碱性燃料电池（AFC）

碱性燃料电池技术的发展已非常成熟，并已经在航天飞行及潜艇中成功应用国内已研制出200w氨—空气的碱性燃料电池系统，制成了1KW、10KW、20KW的碱性燃料电池，九十年代后期在跟踪开发取得了非常有价值的成果[1].

2.磷酸型燃料电池（PAFC）

美国将磷酸型燃料电池列为国家级重点科研项目进行研究开发，向全世界出售200KW级的磷酸型燃料电池，日本制造出了世界上最大的（11MW）磷酸型燃料电池国内魏子栋等人进行 （ ）／氧还原电催化剂的研究上，并提出了 ／ 对 的锚定效应 熔融碳酸盐燃料电池（

主要是在美国、日本、和西欧研究和利用较多， 外公用管道型熔融碳酸盐燃料电池已经问世，在解决 的性能衰减和电解质迁移方面已取得突破我国已将 正式列入国家“九五”攻关计划，已研制出 的熔融碳酸盐燃料电池

固体氧化物燃料电池（

目前已开发了管式、平板式［］和瓦楞式等多种结构形成的固体氧化物燃料电池，这种燃料电池被称为第三代燃料电池国内大都处于

的基础研究阶段

质子交换膜燃料电池

是继 、 、 、 之后正在迅速发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的第五代燃料电池，它是为航天和军用电源而开发的国内研制具有代表性的是利用 技术积累全面开展

2016年第35卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS

·65·化 工 进 展

微流体燃料电池发展现状

张雁玲，王红涛，孟凡飞，雒亚东，凌凤香

（中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001）

摘要：微流体燃料电池基于流体的微流动特性，燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质

子膜，极大地降低成本并提高电池设计的灵活性，具有体积小、重量轻及容量大的优点，是燃料电池的最新发

展方向之一。目前，国外关于微流体燃料电池的研究已取得阶段性进展，而国内相关报道相对较少。本文详细

介绍了微流体燃料电池的组成如燃料、氧化剂、电解质及电池性能受限因素，重点综述了flow-over型电极、

flow-through型电极、空气吸入式电极微流体燃料电池的发展现状；指出空气吸入式微流体燃料电池发展空间较

大，并可通过改善阳极反应动力学并优化燃料和氧化剂的类型、浓度及流速，实现燃料利用率和电池性能的同

步提高，具有较大应用前景；提出了开发高效、廉价电极催化剂以及改进微通道制备技术、催化层涂覆技术是

未来微流体燃料电池的研究方向。

关键词：微流体；燃料电池；层流；电极

中图分类号：TM 911.4 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0065–09

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.009 Development status of microfluidic fuel cell

ZHANG Yanling，WANG Hongtao，MENG Fanfei，LUO Yadong，LING Fengxiang

（Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals，SINOPEC，Fushun 113001，Liaoning，China）