燃料电池的应用特点 燃料电池的特点及应用

(1)能量密度高，比能量可达200Wh/kg左右。 PCEV要求以氢为燃料时，电池质量比功率不低于150W/kg；以甲醇为燃料时，电池的质量比功率不小于100W/kg。

(2)一般在常温条件下运行。当温度在80左右时，容易快速启动，减少温度对燃料电池材料的影响，提高电池性能，延长电池寿命。

(3)可连续工作，适合部分满足特性要求。这些优越的性能为PEMFC在FCEV上的使用带来了极大的便利。

(4)单体电池电压高，是电动汽车理想的动力源，有利于减轻电动汽车的整备质量，降低电动汽车的使用成本。

(5)燃料电池的染料有氢、甲醇和汽油三种。根据燃料电池的发电原理，氢气是最理想的燃料，因为氢气可以直接参与电化学反应。氢燃料电池的产物只是清洁的水蒸气，不会对环境造成任何污染。

2.燃料电池的应用。燃料电池作为移动电源的应用领域分为两大类。一种可作为便携式电源、小型移动电源、车载电源等，适用于军事、通讯、计算机等领域，满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用有手机电池、笔记本电脑等便携式电子设备、军用背包通信电源、卫星通信车载电源等；二是作为自行车、摩托车、汽车等交通工具的电源，满足机动车排放的环保要求。从目前的发展情况来看，PEMFC是最成熟的电动汽车电源。

3、国际上，燃料电池研发领域的权威机构是加拿大巴拉德能源系统公司，美国H-Power公司于1996年研制出世界上第一辆燃料电池动力客车。近年来，我国也有高度重视燃料电池电动汽车的研发，已被列为国家重点科技攻关计划。上海申力公司、富源燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化学物理研究所研制的观光客车、中巴车样机，性能接近或达到国际先进水平。

4、燃料电池除了适用于交通运输电源外，也非常适用于固定电源。可与电网系统联网，调节电网峰值，也可作为海岛、山区、边远地区或国防（人防）供电系统供电。

5、也可以将多台燃料电池发电机组网组成分布式供电系统。分布式供电系统具有以下优点：

(1)可省去电网线路和配电调度控制系统。

（2）有利于热电联产（由于PEMFC电站无噪音，可就近安装，PEMFC发电产生的热量可进入供热系统），可使总燃料利用率高达80%。

(3)受战争和自然灾害的影响相对较小，特别适合现代战争条件下的主动防护需要。

(4) 通过天然气和煤气重整制氧，利用现有的天然气和煤气供应系统等基础设施，为燃料电池提供燃料。

（5）可再生能源制氢（电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）可形成循环系统（这种循环系统特别适用于偏远地区），减少建设和运行系统的成本。国际上普遍认为，随着燃料电池的普及和利用，分布式电站的发展将是一种趋势。

6、由于燃料电池工作温度低，红外辐射少，无振动，无噪音，特别适合作为现代军用电源使用。 1998年8月，美国国防部在提交给国会国防委员会的报告中指出，移动电源是永久性防御设施最基本的五个要素之一；燃料电池发电技术取代传统发电装置的快速发展，为未来发电系统以氢为主要燃料开辟了道路；由于能量转换效率高（超过60%）和操作维护极其简单，燃料电池发电机使得以氢能为主要燃料的应用极其可靠和高效。因此，将作战燃料改为氢气，将产生更高效可靠的发电系统，排放更低，噪声更低，热辐射和红外成像大大降低，便于伪装和隐蔽行动。

7、PEMFC发电机的诸多优越性能使其广泛应用于航空航天和超机动设备、水下潜艇、军事工程、通信工程、车载电源、个人和部门（部门）便携式电源、偏远地区、海防哨所.在人防工程中具有极好的应用前景。早在20世纪60年代，美国宇航局和通用电气公司（GE）就联合开发了燃料电池发电机，并多次用于双子座卫星计划。特别是1968年采用Nafion膜后，发射的生物卫星上使用的燃料电池发电机在实验室中的寿命已达到57000h。后来美国宇航局与汉密尔顿标准公司合作开发了RPC（再生燃料电池）系统，目的是配合太阳能发电系统，形成火星探测车或月球基地的电源（太阳能电解水装置功率为35kw， PEMFC发电机功率为25kw）。美国空军还与Treadwell签署协议，研究卫星RFC系统（燃料电池功率12kw，电压V）。

8、在超级移动设备（HMU）应用方面，NASA与EPSI合作开发了200Wh能量的PEMFC系统，采用金属氢化物储氢替代现有设备使用的充电电池，可有效提高储能密度以及一次性充电能量和循环寿命、充电速度。

9. 燃料电池在军事领域的一个重要用途是作为海军舰艇的动力源。 PEMFC发电机作为潜艇的不依赖空气推进动力（AIP）源，与斯特林发动机和闭式循环柴油机相比，具有效率高、噪声低、红外辐射小等优点。使用燃气时，潜艇的续航能力最强（约为斯特林发动机的两倍），而且无污染，因此燃料电池是潜艇AIP系统的最佳选择。德国于1980年开始研究燃料电池发电机潜艇（也是世界上最早的）。目前，德国已经能够生产基于燃料电池发电机的212和214潜艇。美国海军和AP 公司开始开发柴油重型整制氢为氢源的燃料电池发电机，还与Treadwell公司合作设计并制造了用于水下探测器的燃料电池电源。

10、燃料电池的诸多优点，使其在重要的民用设施如智能大厦、医院、宾馆以及国防（人防）领域都具有极好的前景。目前这些地方的供电系统均采用以外电为主、柴油发电机组为辅的供电方式。当外电毁坏启用柴油发电机组时，由于柴油发电机组存在烟气排放，隐蔽性差、震动大、噪声高、环保性能差等诸多缺点，更不适合在未来高科技战争中使用。因此，研究基于PEMFC的发电系统可有效利用氢能实现环保，对民用供电和国防建设都有极为重要的意义。