燃料電池成璀璨新星

　　在眾多的新能源技術中，燃料電池是一顆令人矚目的璀璨新星。燃料電池能夠通過電化學反應
，直接將燃料的化學能轉化為電能，徹底改變了傳統化石能源從化學能→熱能→機械能→電能的轉化路徑，極大地提高了化石能源的發電效率，降低了顆粒物、氮氧化物以及硫氧化物等汙染物的排放。

　　在20年代70年nian代dai氫qing經jing濟ji浪lang潮chao的de推tui動dong下xia，燃ran料liao電dian池chi的de研yan發fa進jin入ru了le一yi個ge高gao潮chao
，而er今jin的de燃ran料liao電dian池chi技ji術shu正zheng在zai逐zhu漸jian接jie近jin商shang業ye化hua，可ke利li用yong的de燃ran料liao種zhong類lei也ye不bu再zai局ju限xian於yu氫qing氣qi，合he成cheng氣qi
、天(tian)然(ran)氣(qi)，甚(shen)至(zhi)生(sheng)物(wu)質(zhi)和(he)煤(mei)炭(tan)也(ye)都(dou)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)直(zhi)接(jie)發(fa)電(dian)。目(mu)前(qian)，多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)的(de)改(gai)善(shan)人(ren)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)和(he)電(dian)力(li)發(fa)展(zhan)模(mo)式(shi)，正(zheng)在(zai)眾(zhong)多(duo)領(ling)域(yu)中(zhong)大(da)展(zhan)身(shen)手(shou)。

　　“排頭兵”：質子交換膜燃料電池

　　目前商業化推廣最為廣泛的當屬質子交換膜燃料電池（PEMFC）。PEMFC作為一種低溫燃料電池，可以工作在常溫下，啟動速度小於1分鍾。2014年12月，日本麵向本土市場推出的首款量產的燃料電池車MIRAI便是采用的PEMFC。事實上，燃料電池已經不是燃料電池車商業化的瓶頸，關鍵問題在於加氫站的建設。PEMFC對氫氣的純度要求高達99.999%，而且氫氣難以儲存
，為此建設加氫站的成本要遠遠高於建設充電樁。但是，在一些特殊場合
，並不需要數量巨大的加氫站，美國Plug Power公司采用PEMFC作為叉車的電源，成功地解決室內內燃機動力汙染、噪音的問題，為此燃料電池叉車受到沃爾瑪等公司的熱烈歡迎。

　　最近，PEMFC在移動電源領域也開始嶄露頭角
，在美國和歐美已經推出了產品級的燃料電池移動電源，通過更換燃料盒的方式來為筆記本電腦
、手機等移動設備充電
，雖然目前價格較鋰離子電池移動電源高出不少（大約10倍），但在一些特殊場合（登山運動
、野外生存），燃料電池移動電源的續航能力及環保特性已經能夠讓其占有相關的市場。

　　還有一個不容忽視的領域——PEMFC備用電源。PEMFC不僅啟動速度快
，保存時間大於10年，而且單次續航能力僅僅取決與燃料電池罐的大小，可以輕鬆達到24小時，甚至一周的時間，能夠大大的保障電力的供應,在數據中心、通信基站等領域的需求非常大。

　　“大塊頭”：熔融碳酸鹽燃料電池

　　熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）是一種高溫燃料電池，采用熔融的碳酸鹽作為電解質

，工作溫度高達650——750攝she氏shi度du。與yu低di溫wen燃ran料liao電dian池chi相xiang比bi，高gao溫wen燃ran料liao電dian池chi催cui化hua劑ji的de選xuan擇ze範fan圍wei增zeng大da了le，可ke以yi采cai用yong鎳nie等deng非fei貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji
，而er且qie燃ran料liao的de選xuan擇ze範fan圍wei也ye增zeng大da了le
，不bu僅jin可ke以yi吃chi“細糧”氫氣
，還可以吃“粗糧”天然氣
、合成氣等碳氫燃料。也正是因為這個特點
，MCFCzaifenbushifadianlingyuhexiaoxinggudingshifadianlingyuzhongyoulegengqiangdejingzhengli。muqian，rongrongtansuanyanranliaodianchidedandianchimianjikeyizuodaoyipingfangmi，dangedianchiduikeyizuodao300千瓦，係統的發電效率可達47%。

　　熔融碳酸鹽燃料電池2013年的裝機容量總量超過90兆瓦，占燃料電池總裝機容量的42.8%，是產量最大的燃料電池。MCFC的主要生產商是美國Fuel Cell Energy公司

，截至2015年2月，該公司的燃料電池發電量已經達到33.1億千瓦時。MCFC是一種可靠地分布式發電係統，已有的應用領域包括大學
、醫院
、工廠等。由於MCFC工作在高溫下
，MCFC啟動時間較長，一般情況下MCFC發電係統會連續的發電
，這樣MCFC分布式發電係統的發電係統與已有的電網組成了兩套電力供應管線
，從而能夠大大的提高醫院等用戶的電力安全係數。

　　在固定電站領域，MCFC能夠達到兆瓦級的發電站，目前韓國正在建設世界上最大的燃料電池電站，發電功率達到360兆瓦。雖然燃料電池固定電站的發電功率與已有的火力發電廠（可達1000兆瓦）相比有較大的差距
，但事實上，燃料電池發電站與火電廠的之間並非競爭關係，而是對現代大型火電廠的補充。傳統的火力發電廠(chang)的(de)發(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)是(shi)隨(sui)著(zhe)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)和(he)蒸(zheng)汽(qi)參(can)數(shu)的(de)增(zeng)大(da)而(er)增(zeng)大(da)，因(yin)而(er)人(ren)們(men)在(zai)不(bu)斷(duan)的(de)設(she)計(ji)大(da)容(rong)量(liang)高(gao)參(can)數(shu)的(de)發(fa)電(dian)站(zhan)
，而(er)且(qie)火(huo)力(li)發(fa)電(dian)站(zhan)的(de)發(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)是(shi)滿(man)負(fu)荷(he)的(de)時(shi)候(hou)最(zui)高(gao)。而(er)對(dui)於(yu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)
，發(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)不(bu)受(shou)容(rong)量(liang)的(de)限(xian)製(zhi)，而(er)且(qie)在(zai)低(di)負(fu)荷(he)的(de)工(gong)況(kuang)下(xia)發(fa)電(dian)效(xiao)率(lv)可(ke)以(yi)更(geng)高(gao)。從(cong)而(er)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)彌(mi)補(bu)了(le)傳(chuan)統(tong)火力發電站在變負荷
、低容量時效率低的不足。值得一提的是，MCFC能夠與煤氣化(000968,股吧)係統相結合構建整體煤氣化燃料電池發電係統（IGFC）,能夠實現煤炭的清潔高效發電
，美國已建成2兆瓦的IGFC示範電站
，在燃料電池固定式發電領域走在了前端。

　　“小鮮肉”：固體氧化物燃料電池

　　固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種基於陶瓷材料的全固態燃料電池，其工作溫度較MCFC更高。SOFC的構型有三種：管式
、平板式以及平板管式。管式電池由於易於密封，發展較快

，西門子西屋公司於2000年時便建成了220千瓦發電係統
，但是由於采用昂貴的CVD方(fang)法(fa)製(zhi)備(bei)電(dian)池(chi)，在(zai)經(jing)濟(ji)上(shang)劃(hua)不(bu)來(lai)
，後(hou)來(lai)西(xi)門(men)子(zi)西(xi)屋(wu)公(gong)司(si)便(bian)暫(zan)停(ting)了(le)該(gai)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)投(tou)資(zi)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)電(dian)池(chi)的(de)製(zhi)備(bei)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)，平(ping)板(ban)式(shi)SOFC成為了後起之秀，目前技術最成熟的公司是美國Bloom Energy公司，推出了100千瓦和200千瓦產品，受到了易貝、穀歌、沃爾瑪以及蘋果公司的熱捧。為了能夠吸收管式和平板式的優點，日本京瓷公司開發了平板管式燃料電池，並開發出用於家庭熱電聯產的SOFC發電係統——ENE-FARM，發電功率為700瓦，綜合能量效率可達80%，目前在日本的出貨量已經達到5萬台。