FC的應(yīng)用——燃料電池課件

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1、燃料電池的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展前景?燃料電池應(yīng)用概述?便攜式電源?燃料電池電動(dòng)車?燃料電池發(fā)電站?燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池應(yīng)用概述作為一種清潔、高效而且性能穩(wěn)定的電源技術(shù)，燃料電池已經(jīng)在航空航天領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，現(xiàn)在世界各國正在加速其在民用領(lǐng)域的商業(yè)開發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，燃料電池在電源、電力驅(qū)動(dòng)、發(fā)電等領(lǐng)域內(nèi)都有明顯的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。在未來的若干年里，燃料電池的需求將會(huì)突飛猛進(jìn)。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士樂觀估計(jì)，到2010年將會(huì)有上百萬戶家庭使用燃料電池作為家庭電源，將有數(shù)萬輛燃料電池車

2、在道路行駛。到那時(shí)，燃料電池將在全世界約有l(wèi)00億美元左右的市場規(guī)模。從短期來看，燃料電池可能最先會(huì)在移動(dòng)電源領(lǐng)域取得商業(yè)化的成功。隨著各項(xiàng)科技的進(jìn)步，種類繁多的便攜式電子用電設(shè)備讓人目不暇接，傳統(tǒng)電池容量的提高與電子設(shè)備節(jié)電設(shè)計(jì)也不能滿足人們對功能強(qiáng)大的電子設(shè)備的耗電需求，質(zhì)子交換膜燃料電池和直接甲醇燃料電池將會(huì)在這一領(lǐng)域大有作為。作為移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字設(shè)備(PDA)、便攜式攝像機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)玩具等的電源，燃料電他將開創(chuàng)一條商業(yè)化應(yīng)用的道路。作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源是燃料電池最具吸引力的應(yīng)用

3、方向之一。目前世界各大汽車制造商都先后投入巨資開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車，例如通用、戴姆勒—克萊斯勒、本田、豐田等，僅通用汽車一家就在燃料電池電動(dòng)汽車的研究開發(fā)項(xiàng)日上投入了約10億美元。目前，這些汽車巨頭們都相繼展出、示范了他們開發(fā)的燃料電池汽車，例如通用的Hydr、Gen3、戴姆—克菜斯勒的FLcell、豐田的FcHv4、本田的Fcxv3等。雖然汽車生產(chǎn)商熱情很高，希望近幾年能讓燃料電池汽車進(jìn)入市場，但目前還沒有那家企業(yè)達(dá)到商業(yè)化階段。目前燃料電池汽車價(jià)格高昂，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍左

4、右，不具有市場競爭優(yōu)勢。更讓汽車巨頭們頭疼的是，缺乏氫氣的制備、儲(chǔ)存與運(yùn)輸這些龐雜的基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)計(jì)算，要建立一套每天100萬桶石油當(dāng)量的氫氣制備廠、運(yùn)輸管線、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，投資將會(huì)高達(dá)1000億美元甚至更多，而這個(gè)當(dāng)量僅是目前美國道路能耗的10％。目前只有美國加利福尼亞州計(jì)劃到2010年建成一個(gè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。受這些條件制約，多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為至少需要15—20年時(shí)間才能使燃料電池電動(dòng)汽車市場逐漸形成規(guī)模。燃料電池是繼水電、火電、核電之后的第四代發(fā)電技術(shù)，與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比，燃料電池具有

5、許多優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電效率高，可達(dá)到40％一60％，熱電聯(lián)合循月效率可達(dá)到70％以上；污染小，氮氧化物、硫氧化物排放量很少，二氧化碳排放也比火電少40％一60％；躁聲?。浑姀S規(guī)?？烧{(diào)，可模塊化等。作為集中式發(fā)電廠和分布式發(fā)電站，目前以磷酸燃料電池技術(shù)最為成熟，美國和日本都達(dá)到兆瓦級試驗(yàn)電站階段，日本干葉縣的11Mw試驗(yàn)電廠是世界上最大的燃料申池發(fā)電廠。磷酸燃料電池電站基本處于前期商業(yè)化階段，僅日本就有上百套電站系統(tǒng)在運(yùn)行。缺點(diǎn)是發(fā)電成本偏高，目前的價(jià)格水平處于1500一3000$/kw之間，這是影響其廣泛

6、應(yīng)用的一個(gè)制約因素之一。從技術(shù)上講，磷酸燃料電池效率偏低，只有40％左右，由于工作溫度較低(200℃左右，余熱的利用價(jià)值不高。所以現(xiàn)在廣泛地被認(rèn)為，處于更高溫度工作的熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池更加適合作為集中式電廠作熱電聯(lián)供發(fā)電。目前限制這兩種高溫燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的主要原因還是價(jià)格昂貴，固態(tài)能量轉(zhuǎn)換聯(lián)盟期望到2010年能把成本降低至400$/kW左右。幾種燃料電池發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的比較全世界FC電站累計(jì)數(shù)量表FC電站地區(qū)分布情況FC電站主要廠商及市場占有份額情況FC電站采用FC

7、類型FC電站概況在全世界范圍內(nèi)，固定電站是燃料電池嘗試和測試最多的應(yīng)用方式。對于燃料電池大型電站的研究開發(fā)已有三十多年的歷史了。電力公司對燃料電池的開發(fā)可以追溯到20世紀(jì)60年代末70年代初。1971年，愛迪生電力研究所、聯(lián)合技術(shù)公司(UTC）及幾家電力公司開始研究燃料電池發(fā)電。1972年聯(lián)合技術(shù)公司與九家電力公司合作，執(zhí)行燃料電池發(fā)電計(jì)劃，并于1977年建成了1MwPAFC試驗(yàn)電廠。1Mw發(fā)電廠試驗(yàn)成功后，計(jì)劃在紐約曼哈頓區(qū)(Manhattan)建造一個(gè)4.5MWPAFC實(shí)驗(yàn)電廠。原計(jì)劃定于19

8、78年底前試運(yùn)行，1979年結(jié)束整個(gè)試驗(yàn)。但實(shí)施中安裝和試驗(yàn)進(jìn)展緩慢。主要問題是有關(guān)未經(jīng)試驗(yàn)的新技術(shù)的許可證和消防安全問題，尤其是燃料及氫氣的加工、貯存。由此還引發(fā)了預(yù)料之外的耐壓試驗(yàn)，包括換熱器。一些換熱器在冬季進(jìn)行水力實(shí)驗(yàn)過程中因凍裂而報(bào)廢。到1983年底，1976年制造的PAFC電池堆超出了有效使用期(電解質(zhì)干枯)，這時(shí)發(fā)電廠的儲(chǔ)能部分的安裝還沒完成。不過，最終還是拿到了運(yùn)行許可證，成為第一家被允許在市區(qū)內(nèi)運(yùn)行的發(fā)電廠。第二套4.5Mw試驗(yàn)發(fā)電機(jī)組是東京電力株式會(huì)社1980年