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燃料電池的發展歷程

日期:2014/7/15 21:40:08

  1839年英國的葛洛夫(William Grove)發明了燃料電池,并用這種以鉑黑為電極催化劑的簡單的氫氧燃料電池點亮了倫敦講演廳的照明燈,燃料電池概念從此開始。120年后,另一英國人培根(Francis T. Bacon)研制出5kW的堿性燃料電池組,用作小型機械的動力,使燃料電池走出實驗室,應用于人們的生產活動。

  由于材料、資金、市場等問題,燃料電池的研究和開發多年來幾經反復。

  二十世紀六十年代末,燃料電池被用作航天飛行器的能源,并逐漸發展地面應用。

  至1990年,規模為11 MW的燃料電池發電站在日本運行。能源、環保、交通等原因對燃料電池的發展起了極大的推動作用,二十一世紀燃料電池將成為重要的高新科技得以飛速發展。

  1839年, Wi11iam Grove 爵士通過將水的電解過程逆轉而發現了燃料電池的原理。從而能夠從氫氣和氧氣中獲取電能。由于氫氣在自然界不能自由地得到,在隨后的幾年中,人們一直試圖用煤氣作為燃料,但均未獲得成功。

  1866年, Werner von Siemens先生發現了機一電效應。這一發現啟動了發電機的發展,并使燃料電池技術黯然失色。

  直到20世紀60年代,宇宙飛行的發展,才使燃料電池技術提到議事日程上來。隨著環境保護意識的日漸增強,大大激發了人們開發燃料電池技術的興趣。

  近二三十年來,由于一次能源的匱乏和環境污染問題的突出,要求開發利用新的清潔再生能源。

  燃料電池由于具有能量轉換效率高、對環境污染小等優點而受到世界各國的普遍重視。美國礦物能源部長助理克.西格爾說:“燃料電池技術在21世紀上半葉在技術上的沖擊影響,會產生類似于20世紀上半葉內燃機所起的作用!备L仄嚬局鞴躊NGV經理鮑伯.默爾稱,燃料電池必會給汽車動力帶來一場革命,它是唯一同時兼備無污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續工作和積木化的動力裝置。預期燃料電池會在國防和民用的電力、汽車、通信等多領域發揮重要作用。美國Arthur D.Little公司最新估計,2000年燃料電池在能源系統市場將提供1500~2000MW動力,價值超過30億美元,車輛市場將超過20億美元;2007年燃料電池在運輸方面的商業價值將達到90億美元。

  在國內,千瓦級PEM燃料電池方面已基本完成試運行,具備了商業化開發的能力,該技術在國際上也產生了一定的影響。但用于剛剛起步的電汽車,還需要進一步加強研發力量,多完成一些技術上的突破, 使我國的汽車產業在短時間內趕超發達國家水平,保護地球環境的重要性今后將尤為突出,所以21世紀以燃料電池為動力的交通體系有望得以實現,同時可以更好地改善城市中汽車污染嚴重等問題。

  對于大型電站,火力發電由于機組的規模足夠大才能獲得令人滿意的效率,但裝有巨型機組的發電廠又受各種條件的限制不能貼進用戶,因此只好集中發電由電網輸送給用戶。但是機組大了其發電的靈活性又不能適應戶戶的需要,電網隨用戶的用電負荷變化有時呈現為高峰,有時則呈現為低谷。為了適應用電負荷的變化只好備用一部分機組或修建抽水蓄能電站來應急,這在總體上都是以犧牲電網的效益為代價的。傳統的火力發電站的燃燒能量大約有近70%要消耗在鍋爐和汽輪發電機這些龐大的設備上,燃燒時還會排放大量的有害物質。而使用燃料電池發電,是將燃料的化學能直接轉換為電能,不需要進行燃燒,沒有轉動部件,理論上能量轉換率為100%,裝置無論大小實際發電效率可達40%~60%,可以實現直接進入企業、飯店、賓館、家庭實現熱電聯產聯用,沒有輸電輸熱損失,綜合能源效率可達80%,裝置為積木式結構,容量可小到只為手機供電、大到和火力發電廠相比,非常靈活。


 

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