燃料電池發展前景及其應用
燃料電池發電裝置每發電1000kw/h排出污染物<1盎司,而常規燃燒裝置為25磅。
據統計,2005年全球擁有50萬個固定的(靜止式)燃料電池裝置,到2010年,將有250萬戶家庭使用燃料電池,同時全球擁有60萬臺燃料電池汽車,占世界汽車生產量的1%。2005年,從事燃料電池開發的公司總投資額已超過10億美元。
預計到2010年左右,燃料電池在價格上將具備與內燃機競爭的能力。屆時,美國市場上以燃料電池為動力的機動車將占美國汽車市場4%的份額,日本和西歐燃料電池汽車將分別占市場份額的4.5%和3.7%,到2020年,燃料電池汽車將占世界汽車市場的25%。表1列出美國新一代運輸用汽車市場價值。
燃料電池汽車市場雖還不大,美國2002年為225萬美元,但后5年內,年均增長率為84%,2007年將達到4760萬美元。大多數汽車制造商都看好質子交換膜(PEM)燃料電池汽車技術,另外,固體氧化物燃料電池在輔助動力應用中也可望起重要作用。車載燃料電池組件市場現為12000萬美元,但今后5年內,預計年均增長率為91%。
據PricewaterhiuseCoopers(PwC)公司估計,全球燃料電池市場到2011年將達到350億美元。另據ABI公司的保守估計,到2013年全球燃料電池市場將達380億美元。據SRI咨詢公司預測,2008年燃料電池市場約50億美元,到2013年預計市場價值將達456億美元。靜止式燃料電池市場將從2008年20億美元增大到2013年100億美元,便攜式燃料電池2013年市場將達250億美元,汽車燃料電池市場將從2008年6億美元增大到2013年100億美元。
目前,世界化學品生產商塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司、Methanex公司,燃料電池開發商Ballard動力系統公司、國際燃料電池公司以及汽車生產商戴姆勒-克萊斯勒公司、福特汽車公司、現代汽車公司、大眾汽車公司等都紛紛聯手開發燃料電池和燃料電池汽車。按燃料電池所用原始燃料的類型,大致分為氫燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池和汽油燃料電池。
1. 氫燃料電池
通用汽車公司已研制成功使用液氫燃料電池產生動力的零排放概念車“氫動一號”,該車加速快,操作靈活,從0~100km/h加速僅16秒,最高時速可達140km/h,續馳里程400km。空氣產品公司、普拉克斯公司作為領先的液氫供應商,其供氫站已經可為氫燃料電池汽車供應24~34MPa的液氫。
2003年4月林德公司為德國Adam Opei公司建造了世界上第一座70MPa氫氣充氣站,這標志著以氫氣為動力的汽車社會進入一個重要的里程碑。與常規的35MPa系統相比,70MPa技術有較高的貯氫密度,可復蓋燃料電池汽車60%~70%的范圍。這一技術進展使燃料電池汽車行駛里程可超過400 km,這是推廣使用以壓縮氫為動力的汽車最重要的前堤之一。設置于德國多登赫芬Opel試驗中心的這套充氣站,由林德公司設計和建造,它可將氫氣供給Opel燃料電池汽車。該充氣站由10000升液氫罐藉林德設計的下游蒸發器向汽車供氧,該液氫罐供氫速率為40立方米/分鐘,可使汽車在約3.5分鐘內充滿。帶有優化動力消耗的智能壓縮技術,每壓縮一標準立方米氫氣僅耗用動力0.18 kwh,該數值大大低于其他各種充氣站。汽車貯氫罐充氣程序符合高度的安全標準。
截止2005年9月,戴姆勒—克萊斯勒公司生產的200輛燃料電池汽車已行駛于歐洲及美國、日本和新加坡的街頭。
殼牌公司氫氣公司與通用汽車公司合作,于2005年初在北美華盛頓現有一零售汽油加油站投用了第一個充氫站,采用了空氣產品和化學品公司200系列液氫充裝技術,6臺通用公司Hydrogen3燃料電池汽車已首