燃料電池培訓(xùn)
什么是燃料電池?
基本原理
    燃料電池是一種把貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能,等溫地按電化學(xué)原理轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置.燃料電池是由含催化劑的陽(yáng)極、陰極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成.燃料在陽(yáng)極氧化,氧化劑在陰極還原,電子從陽(yáng)極通過(guò)負(fù)載流向陰極構(gòu)成電回路,產(chǎn)生電能而驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作.燃料電池與常規(guī)電池不同在于,它工作時(shí)需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)生成水,并釋放出電能;只要保持燃料供應(yīng),電池就會(huì)不斷工作提供電能.
產(chǎn)品特點(diǎn)
高效——它不通過(guò)熱機(jī)過(guò)程,不受卡諾循環(huán)的限制,其能量轉(zhuǎn)化效率在40-60%;如果實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供,燃料的總利用率可高達(dá)80%以上.
環(huán)境友好——以純氫為燃料時(shí),燃料電池的化學(xué)反應(yīng)物僅為水;以富氫氣體為燃料時(shí),其二氧化碳的排放量比熱機(jī)過(guò)程減少40%以上,這對(duì)緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的.
安靜——燃料電池運(yùn)動(dòng)部件很少,工作時(shí)安靜,噪聲很低.
可靠性高——堿性燃料電池和磷酸燃料電池的運(yùn)行均證明燃料電池的運(yùn)行高度可靠,可作為各種應(yīng)急電源和不間斷電源使用.
產(chǎn)品應(yīng)用
    燃料電池既適宜用于集中發(fā)電,建造大、中型電站和區(qū)域性分散電站,也可用作各種規(guī)格的分散電源、電動(dòng)車(chē)、不依賴(lài)空氣推進(jìn)的潛艇動(dòng)力源和各種可移動(dòng)電源,同時(shí)也可作為手機(jī)、筆記本電腦等供電的優(yōu)選小型便攜式電源.燃料電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),主要是在三個(gè)級(jí)別上針對(duì)不同的市場(chǎng)需求而齊頭發(fā)展,100W~10KW電池面向民用,是移動(dòng)基站、分立電源、潛艇、電動(dòng)自行車(chē)、摩托車(chē)、游艇及場(chǎng)地車(chē)等的較佳動(dòng)力源;10 KW~100KW電池是電動(dòng)汽車(chē)的首選動(dòng)力源,是整個(gè)燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向;100KW以上電池是特殊條件下電站動(dòng)力源,如軍用、邊遠(yuǎn)地區(qū)等用途.

產(chǎn)品分析:新一代燃料電池將引發(fā)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)之變革
在小型化、輕型化風(fēng)潮興起,便攜式電子通訊產(chǎn)品大行其道的狀況下,電池直接影響產(chǎn)品的使用時(shí)間及體積大小,甚至銷(xiāo)售量.由于產(chǎn)品功能增加快速,對(duì)電力的需求越來(lái)越大,例如使用高密度鋰離子電池的第三代手機(jī)通訊時(shí)間僅為100分鐘,然而重量卻因電池加大而增加至150克,在目前二次電池,已無(wú)法滿足功能日益復(fù)雜化的電子產(chǎn)品的需求.因此,日前美日歐各國(guó)廠商皆積極投入新一代便攜式電子通訊產(chǎn)品用燃料電池的開(kāi)發(fā)中.
l 鋰離子電池能量密度提升空間有限
     據(jù)日本電池廠商估計(jì),2001年度(2002年3月止)鋰離子電池之全球市場(chǎng)規(guī)模為2,750億日元,產(chǎn)量達(dá)5億5000萬(wàn)只,已成為便攜式電子通訊產(chǎn)品電源之主流,目前市場(chǎng)幾乎全部為三洋、東芝、Sony等日商所壟斷.
然而鋰離子電池在1990年問(wèn)世后,能量密度的提高,較之CPU速度、DRAM容量等,可謂十分緩慢,僅約為其每年10%的程度,且有逐年減少的傾向.此乃由于目前市面上產(chǎn)品之能量密度已達(dá)400Wh/l的水平,相當(dāng)接近理論上500-600Wh/l的極限.因此,預(yù)估2004年以后能量密度提升速度將下降至每年5%.
以筆記本電腦為例,過(guò)去10年,由于處理器速度不斷提高,耗電量已隨之增加100倍之多,而相對(duì)鋰離子電池的能量密度僅提高了3倍左右.由于電池技術(shù)發(fā)展明顯落后,尋求其他替代技術(shù),成為相關(guān)廠商迫切的課題.
l 燃料電池讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度提高
燃料電池的原理,乃是利用燃料(一般采用甲醇)中,氧與氫的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力,使用上與電池最大的不同是只需補(bǔ)充燃料、不需充電,所以稱(chēng)之為小型發(fā)電機(jī)或許更為貼切.理論上,燃料電池可無(wú)限次數(shù)使用,然而使用次數(shù)增加后,由于在電極上作為觸媒的白金出現(xiàn)劣化,影響發(fā)電效率,因此燃料電池的使用壽命將視白金劣化速度而定.
而其最大優(yōu)勢(shì)是能量密度可達(dá)鋰離子電池的10倍,體積重量則視燃料容器之外型與容量而定,因此應(yīng)用電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的限制將大幅降低,可望引發(fā)許多新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念,產(chǎn)生質(zhì)的變化.例如,由于其能量密度,能設(shè)計(jì)出更輕型產(chǎn)品.最大的變化是燃料補(bǔ)充的方式將可多樣化發(fā)展,未來(lái)可連續(xù)使用50小時(shí)以上的筆記本電腦,待機(jī)1個(gè)月以上的手機(jī),甚至以喝水(燃料)方式補(bǔ)充能量的機(jī)器人都是可以預(yù)見(jiàn)的.
而目前的Motorola即試使用燃料電池的手機(jī),效仿鋼筆墨水管設(shè)計(jì)方式,補(bǔ)充燃料時(shí)只需抽換像墨水管之燃料容量即可.因此廠商開(kāi)發(fā)重點(diǎn)除電極、薄膜等關(guān)鍵原材料外,系統(tǒng)產(chǎn)品構(gòu)造的重新設(shè)計(jì)也是重要環(huán)節(jié).
l 便攜式電子產(chǎn)品將是燃料電池市場(chǎng)成長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力
在環(huán)保與節(jié)約能源的考慮下,燃料電池應(yīng)用在汽車(chē)及住宅上的實(shí)驗(yàn)已進(jìn)行一段時(shí)間,由于在耐用性及安全性的驗(yàn)證相當(dāng)費(fèi)時(shí),離普及階段仍有相當(dāng)?shù)牟罹?預(yù)估計(jì)輸出功率需達(dá)幾十kW的車(chē)用燃料電池的批量生產(chǎn)化,將在2010年左右.便攜式電子產(chǎn)品用燃料電池,以電力瓦數(shù)為計(jì)算基礎(chǔ),雖比不上家用與車(chē)用,但從數(shù)量來(lái)看則超出許多,加上需求迫切,廠商投入積極,目前已有多家廠商生產(chǎn)此類(lèi)產(chǎn)品.便攜式電子產(chǎn)品用燃料電池開(kāi)發(fā)速度之所以后來(lái)居上,可望成為市場(chǎng)成長(zhǎng)之主要驅(qū)動(dòng)力的原因,除廠商積極投入外,還有下列幾點(diǎn):
(1) 由于輸出功率較小,要求使用壽命較短、電解質(zhì)膜與電極技術(shù)層次亦較低,開(kāi)發(fā)時(shí)間可縮短.
(2) 電子通訊產(chǎn)品生命周期短,幾乎每半年即有新產(chǎn)品推出,有像汽車(chē)大致4年才會(huì)進(jìn)行改款,有助于新技術(shù)的發(fā)展與商品化.
(3) 由于輸出功率僅需數(shù)W至數(shù)十W,電池本身小型化容易,成本亦可壓低,一般認(rèn)為批量生產(chǎn)后,應(yīng)可與鋰離子電池相當(dāng).
(4) 不需供應(yīng)燃料的設(shè)施,小型燃料匣可通過(guò)便利商店等方法購(gòu)買(mǎi).
目前發(fā)展之關(guān)鍵在于相關(guān)材料的開(kāi)發(fā),尤其是電解質(zhì)膜生平材料之,突破,預(yù)計(jì)若發(fā)展順利2003-2004年即可商品化,2005年進(jìn)入市場(chǎng)成長(zhǎng)初期,可望填補(bǔ)車(chē)用與家用市場(chǎng)空白.野村研究所預(yù)計(jì)便攜式電子產(chǎn)品用燃料電池市場(chǎng)規(guī)模,將由2005年的約140萬(wàn)只,在2010年增長(zhǎng)到1億只.
表1  主要便攜式電子產(chǎn)品用燃料電池廠商概況
廠商名稱(chēng)   東芝 日立 Motorola Manhattan  Scientifics,  Inc(美國(guó)) Smart  Fuel  Cell(德國(guó))
最近發(fā)表時(shí)間 2002.1 2001.10 2001.10 2001.10 2001.10
開(kāi)發(fā)狀況(試制品) PDA用,最高輸出功率為8W,使用10ml的甲醇燃料,約可連續(xù)供電40小時(shí) 筆記本電腦用 便攜式電子產(chǎn)品用,輸出功率為100mW 手機(jī)用,最高輸出功率為80  W 攝像機(jī)用,輸出功率為25W,電壓12V
商品化計(jì)劃 最快2003年 2003-2004 未公開(kāi) 2003年以后 2002年下半年

l Sony投入燃料電池開(kāi)發(fā)具指標(biāo)性意義
Sony于2001年夏季宣布將投入便攜式電子產(chǎn)品用燃料電池開(kāi)發(fā)試生產(chǎn),引起業(yè)界一陣嘩然.由于Sony在消費(fèi)性電子(Walkman,  AIBO等)及通訊(VAIO等)產(chǎn)品均負(fù)盛名.它是1990年第一家開(kāi)發(fā)出鋰離子電池,并率先成功應(yīng)用于攝影機(jī)上的廠商.因此燃料電池的開(kāi)發(fā),對(duì)Sony而言是相當(dāng)重要的戰(zhàn)略性方向.

最大的障礙不是技術(shù),而是價(jià)格

大功率燃料電池重量如何?穩(wěn)定性又如何

是否有充足的加氣站呢?

如果能將燃料電池壽命做到超過(guò)1萬(wàn)小時(shí),價(jià)格和內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力差不多,能燒汽油.
那比亞迪的老板王傳?？赡軙?huì)讓你去做他的老板......