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作品相关 燃料电池
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电动汽车装车实验研究”由中国科学院电工研究所负责,现已完成整车性能、电气主回路、电控系统及25kW驱动电机设计;建成了功率驱动台架试验系统。由中国科学院电工研究所负责的“PEMFC电源系统研制”课题,主要从事PEMFC电源系统关键技术研究和系统工程开发。建有可进行千瓦级PEMFC电源寿命试验的“燃料电池系统实验室”。现已完成PEMFC移动电源专用微型H2/O2减压阀、多种小型金属储氢器及系列功率变换器等系统部件的开发。目前,正在进行自然对流型(无空气泵式)PEMFC便携式电源的系统集成工作。MCFC、SOFC、DMFC在基础研究和装置研制方面也取得了良好进展。中科院大连化物所组装出工作面积28cm2和110cm2的MCFC电池。中科院上海硅酸盐所全部采用国内原材料和自主研究的技术,建立并运行了一个10单元平板型SOFC电池堆,单电池有效面积9cm2,电池堆最大功率密度92mW/cm2。大连化物所正在进行SOFC电池材料、结构设计和组装技术的研究与开发,研制出的中温电池性能在800C°:时达到0.2W/cm2。中科院化工冶金所1995年从俄罗斯引进了200W块状叠层电池组进行了运行试验。中科院长春应用化学所对直接甲醇燃料电池(DMFC)的电催化剂、电极、电极/膜集合体及单体电池的结构优化等进行了系统研究。80C°:常压下,FcTMPPDMFC电池输出功率密度达0.3w/cm2,该性能处于国际领先水平。该所研制的直接甲醇/空气燃料电池,在常温常压下输出功率密度峰值达到24mW/cm2。

    高等院校是我国从事燃料电池基础研究的一支重要力量。天津大学承担多项有关PEMFC的国家自然科学基金项目,进行了广泛的基础研究,并在膜电极制备、水热管理等多方面取得了进展。清华大学核能研究院拥有研制PEMFC的成套设备。目前,输出功率10-30WPEMFC电堆,200W一体化PEMFC电堆,已研制成功。上海交通大学从日本引进的MCFC试验设备,现正在组装供基础研究用的MCFC,同时还与日本合作进行MCFC发电系统建模、仿真研究。此外,石油大学、吉林大学、北京科技大学、北京理工大学、武汉大学,以及电子部天津电源所等也分别在PEMFC、MCFC、SOFC方面开展了研究。

    我国民营高科技企业也积极参与了PEMFC的开发。北京富原新技术开发总公司现已开发出50W、750W、1500W和5kW系列样机。上海神力科技有限公司与中科院上海有机化学研究所合作,开发出用于PEMFC质子交换膜,经中科院大连化物所测试其电化学性能优于美国杜邦公司的同类产品。99年8月神力公司研制的1kWPEMFC电池开始运行。

    我国燃料电池领域经过20余年的积累与发展,已初步形成了一支学科专业较为齐全的研究与开发队伍,研究条件明显改善。在PEMFC方面,总体水平与先进国家的差距正在缩小,单项技术有了自己的知识产权,已具备电池关键材料制备、部件试制,组装千瓦级电池组和进行应用系统开发的能力。在MCFC、SOFC等方面,总体水平与先进国家仍有较大差距。目前,已建立了MCFC、SOFC电池的材料制备、元件试制、电池组装和系统测试等实验室及试验基地十余个,从而为我国高温燃料电池的研究奠定了初步基础。

    为进一步推动高效、清洁发电技术的研究与开发,“燃料电池发电技术”已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。

    四、发展预测

    目前,我国燃料电池的研究形势很好。特别是PEMFC取得了长足进展。在此基础上,除继续做好对大功率PEMFC的材料、部件和工艺技术的研究外,还应加强PEMFC系统工程关键技术开发和系统集成。PEMFC系统集成的水平是PEMFC电源走向实用化、商品化的关键。此外,天然气重整制氢开发与实用化对在我国推广PEMFC发电系统有着重要的现实意义。PEMFC电动汽车在各类电动汽车发展中有明显的优势,应加强PEMFC发动机系统及其装车技术的研究。

    我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,从我国能源结构的实际出发,高度依赖煤炭消费的格局短期内不会改变。因此,开发以煤为一次能源的高温型MCFC和SOFC,对我国具有特别重要的意义。由于我国在MCFC和SOFC方面起点低,应选好整体技术的突破点,加强多孔、薄膜电极过程动力学理论、新型关键材料的设计、制备及多相复杂界面等方面的基础研究。

    燃料电池将是21世纪最有竞争力的全新的高效、清洁发电方式。我国煤炭资源丰富,又是燃煤大国,大力开发燃料电池,对提高一次能源利用效率,发展洁净煤发电技术,具有特别重要的意义。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面,有着广泛的应用前景和巨大

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