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市場(chǎng)運(yùn)用前景廣闊的氫燃料電池技術(shù)
來源:網(wǎng)絡(luò)來源 日期:2009-6-23 作者: 點(diǎn)擊:

日前,美國(guó)通用、豐田、本田、奧迪和大眾5大汽車制造商相繼推出了自己設(shè)計(jì)制造的氫燃料汽車,這種車用氫燃料電池作動(dòng)力。氫燃料電池的好處主要有:電池用氫氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),僅產(chǎn)生水和熱量,不會(huì)產(chǎn)生有害的廢棄物;風(fēng)能、核能、煤炭等能源一般不能直接用到汽車上,但可以轉(zhuǎn)化為氫能源供汽車使用;沒有傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車的暴露式燃燒過程,釋放廢熱少,能減弱溫室效應(yīng),保護(hù)環(huán)境。因此,氫燃料電池技術(shù)有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景,是我國(guó)汽車工業(yè)創(chuàng)建自主技術(shù)和品牌的突破口之一。

從專利公報(bào)看,國(guó)外申請(qǐng)人在我國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開了不少相關(guān)文獻(xiàn)。例如,樂金電子(天津)電器有限公司的CN03130146.0號(hào)文獻(xiàn)涉及一種燃料電池反應(yīng)堆的加熱裝置。它包括重整器、反應(yīng)堆,還設(shè)有加熱部。其中,重整器從供給的燃料中生成氫氣;在反應(yīng)堆中電解質(zhì)膜的兩側(cè)分別設(shè)置有燃料極和空氣極,向燃料極上供給有在重整器上生成的氫氣或含氫氣的燃料,同時(shí)向空氣極上供給有氧氣或含氧氣的氧化劑,并通過氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電和熱;加熱部將維持反應(yīng)堆內(nèi)部的適當(dāng)溫度,并防止反應(yīng)堆內(nèi)部的水份凍結(jié)。通過設(shè)置在反應(yīng)堆上的加熱部,它將反應(yīng)堆的內(nèi)部溫度維持在設(shè)定溫度以上,防止在驅(qū)動(dòng)初期不適應(yīng)大電量使用的問題。日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社的CN02803251.9號(hào)文獻(xiàn)涉及一種燃料電池系統(tǒng)和方法。它包括:提供有包括氫的氣體和包括氧的氣體的燃料電池;利用水槽中的水對(duì)包括氫的氣體和包括氧的氣體中的一種或兩種進(jìn)行加溫的結(jié)構(gòu);從燃料電池中收集水的結(jié)構(gòu),由該結(jié)構(gòu)收集的水返回到水槽;檢測(cè)大氣溫度的大氣溫度傳感器以及執(zhí)行高溫控制的控制器,以便當(dāng)由大氣溫度傳感器檢測(cè)到的大氣溫度超過給定溫度時(shí)增加包括將排出到燃料電池系統(tǒng)外部的蒸汽的廢氣。新加坡國(guó)立大學(xué)的CN02826485.1號(hào)文獻(xiàn)涉及一種可逆儲(chǔ)氫法和儲(chǔ)氫材料。該材料吸收大量的氫并可作為儲(chǔ)氫材料具有多種用途,例如氫燃料電池加工工藝。松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社的CN200410087896.8號(hào)文獻(xiàn)涉及一種氫氣站和燃料電池系統(tǒng)以及氫氣使用費(fèi)收費(fèi)裝置。它能回收多個(gè)燃料電池的陽極排出的未消耗的廢氫氣。燃料電池系統(tǒng)包括利用有機(jī)化合物的改性反應(yīng)生成富氫的改性氣體的氫氣站,利用該氫氣站提供的所述改性氣體發(fā)電,同時(shí)將所述發(fā)電中未消耗的改性氣體即廢氣排出到外部的多個(gè)燃料電池,將所述改性氣體從所述氫氣站引向所述燃料電池用的氣體供給配管,以及從所述燃料電池將所述廢氣引向所述氫氣站的廢氣回收配管。沃爾沃技術(shù)公司的CN03804833.7號(hào)文獻(xiàn)涉及一種產(chǎn)生燃料電池氫燃料的系統(tǒng)。索尼公司的CN01804621.5號(hào)文獻(xiàn)涉及一種燃料電池。它包括:形成有多個(gè)開口的氫氣通路形成板,形成有多個(gè)開口、質(zhì)子導(dǎo)體膜的氫電極板,形成有多個(gè)開口的氧電極板以及形成有多個(gè)開口的空氣流通路形成板。這些組成部分按照所述順序?qū)盈B在一起構(gòu)成一單元燃料電池。氫電極板和氧電極板的周邊部分上形成可以選擇性切斷的互連針。適當(dāng)?shù)厍袛嗄承┗ミB針,通過其他互連針內(nèi)部連接多個(gè)單元燃料電池,因此形成產(chǎn)生所需電動(dòng)勢(shì)的燃料電池。

國(guó)內(nèi)企業(yè)也公開了一些相關(guān)文獻(xiàn)。例如,長(zhǎng)沙豐日電氣集團(tuán)有限公司的CN200410046645.5號(hào)文獻(xiàn)涉及一種氫空氣燃料電池催化膜制作方法。在極限真空度小于8×10-4Pa的高真空電場(chǎng)中,以碳紙為正極靶材,以鉑條為負(fù)極電子槍,用加熱線圈為鉑條加熱軟化,鉑條電子束在全方位偏轉(zhuǎn)線圈作用下對(duì)正極碳紙靶材進(jìn)行濺射。它的特點(diǎn)是使用磁控真空濺射法,將鉑粒子按設(shè)定的顆粒大小及濺射在碳紙上的松散度,有序地平鋪在碳紙上而不重疊堆積。它使鉑用量在使用化學(xué)法的0.4mg-0.6mg/cm2降低到小于0.1mg/cm2,而整個(gè)生產(chǎn)過程全部用計(jì)算機(jī)控制,保證了大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的可行性。該公司CN200410046646.X號(hào)文獻(xiàn)涉及一種氫空氣燃料電池的排氫氣裝置及方法。它包括儲(chǔ)水槽、增濕水槽、進(jìn)水閥、放水閥、排水管、電池、進(jìn)氣管、尾氣管、水位傳感器等,增濕水槽設(shè)于電池的下部,儲(chǔ)水槽設(shè)于電池的上部,儲(chǔ)水槽經(jīng)進(jìn)水閥與電池上端的排氣罩相連,尾氣管連接于電池上的排氣罩與增濕水槽之間,進(jìn)氣管的一端插入增濕水槽中,另一端管路上設(shè)有氣壓表、壓力調(diào)節(jié)閥、進(jìn)氣閥,增濕水槽經(jīng)放水閥、排水管與儲(chǔ)水槽相連,增濕水槽與電池下端的進(jìn)氣罩相連,增濕水槽上設(shè)有水位傳感器。這種氫空氣燃料電池的排氫氣裝置可以去掉現(xiàn)有燃料電池的專用充氮設(shè)備,降低電池成本,并解決了干濕變化影響電池使用壽命的問題。臺(tái)灣亞太燃料電池科技股份有限公司的CN02132092.6號(hào)文獻(xiàn)涉及一種性能優(yōu)異、操控性好、重量平衡性佳、行進(jìn)穩(wěn)定性好、能源更換容易的電動(dòng)機(jī)車。它包括車體、座椅、由控制器操控的電動(dòng)機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、前輪、后輪;車體后方設(shè)有形成內(nèi)部空間的后殼架、踏板區(qū)段、形成容置儲(chǔ)氫罐承座及儲(chǔ)氫罐的內(nèi)置空間的前導(dǎo)流罩板及罩覆板;于后殼架內(nèi)部空間內(nèi)以傾斜角度配置有由儲(chǔ)氫罐供應(yīng)氫氣并與電動(dòng)機(jī)連接的燃料電池組;于踏板區(qū)段內(nèi)部空間處設(shè)有供應(yīng)組燃料電池組氧氣的鼓風(fēng)機(jī);儲(chǔ)氫罐承座上分別容置儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫罐插置孔槽系以車體輪軸中心線兩側(cè)平均分置,以使儲(chǔ)氫罐與整體車體、燃料電池組的前、后、左、右配置達(dá)到最佳重心位置及重心高度。

國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)公開了較多的相關(guān)文獻(xiàn)。例如,中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所的CN200410015407.8號(hào)文獻(xiàn)涉及一種芳香雙硫醚環(huán)狀齊聚物的開環(huán)聚合方法。其工藝過程包括如下步驟:(1)預(yù)聚合成型處理:將芳香雙硫醚環(huán)狀齊聚物或與無機(jī)填料的共混物,在壓力0.5MPa至20MPa下加壓壓實(shí),之后升溫至70℃至170℃,2MPa至10MPa下處理5分鐘至50分鐘,制成預(yù)制件;(2)后聚合:將制成的預(yù)制件在150℃至330℃、10MPa至20MPa下進(jìn)行后聚合,時(shí)間為15~300分鐘。它提供的方法可以避免制件制備過程中的結(jié)構(gòu)不均一、外觀不均勻、應(yīng)力集中等問題,而且方法簡(jiǎn)單,成本低廉,操作方便。它可用于核驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)線圈絕緣固定材料的聚合反應(yīng)成型、氫燃料電池雙極板的熱壓成型以及其他壓制制件的熱聚合成型等。浙江大學(xué)的CN200410018395.4號(hào)文獻(xiàn)涉及一種低溫可逆儲(chǔ)氫鎂基復(fù)合材料。它具有較高的儲(chǔ)氫量、良好的活化性能和優(yōu)良的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能,可用于制造氫源,便于氫氣的提純和儲(chǔ)運(yùn),也可用于燃料電池用儲(chǔ)氫材料。北京航空航天大學(xué)的CN200410086300.2號(hào)文獻(xiàn)涉及一種用于氫氧燃料電池的催化材料。它將改性殼聚糖膜負(fù)載氯化鈀或氯化鎳材料涂覆在作為負(fù)極的電池電極上,在氫氧燃料電池的反應(yīng)介質(zhì)——堿性或弱堿性溶液中,具有較好的催化能力,可使電池輸出電流增大2倍至5倍。它的殼聚糖膜具有較好的負(fù)載能力,且原料成本低,相對(duì)催化劑采用鉑材料的氫氧燃料電池,其成本低廉,是一種環(huán)保型、普通型氫氧燃料電池。清華大學(xué)的CN03148174.4號(hào)文獻(xiàn)涉及一種燃料電池節(jié)氫和陽極排水方法。它利用兩個(gè)/組燃料電池堆工作時(shí)氫氣消耗而產(chǎn)生的壓強(qiáng)形成氫氣自然流動(dòng),再通過交替送氣形成氣流脈沖進(jìn)行陽極排水。其具體做法是由兩個(gè)/組電池堆匹配為一對(duì)工作副,簡(jiǎn)稱電池副,電池副一端每個(gè)/組電池堆有進(jìn)氣管通過三通閥與氣源相連。電池副的另一端有連通管將兩個(gè)/組電池堆的陽極氣路相連,在連通管上裝有一個(gè)氣-水分離器。它不需氫循環(huán)泵,不需頻繁放氣,氫利用率可達(dá)100%。

和其他大多數(shù)領(lǐng)域一樣,我國(guó)自然人公開的相關(guān)文獻(xiàn)較多。例如,葛永樂等的CN200410016372.X號(hào)文獻(xiàn)涉及一種水下氫燃料電池動(dòng)力裝置。它由適合水下工作的氫燃料電池堆、液氫系統(tǒng)、液氧系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。考慮到液氫液氧在常溫下必須隨時(shí)排放氣體,水下氫燃料電池動(dòng)力裝置還可加設(shè)揮發(fā)氣體收集輸送管及一臺(tái)小型燃料電池堆,在主動(dòng)力裝置不工作時(shí),小型氫燃料電池堆24小時(shí)長(zhǎng)期工作,將排放出來的氫氧消耗掉,產(chǎn)生電能,即可保證安全又可提高氫氧的利用率。龍敏南等的CN200410005733.0號(hào)文獻(xiàn)涉及一種利用農(nóng)作物生物質(zhì)制氫及氫能發(fā)電裝置。它涉及一種利用農(nóng)作物秸稈等生物物質(zhì)的微生物分解及微生物制氫的應(yīng)用,能將農(nóng)作物秸稈等分解,并完成制氫、儲(chǔ)氫及氫能-電能的轉(zhuǎn)化結(jié)合。它設(shè)有生物分解裝置、發(fā)酵制氫裝置、反應(yīng)液后處理裝置、水封裝置、氣體洗脫裝置、氣體干燥裝置、儲(chǔ)氫裝置、燃料電池。它利用分解微生物將各種農(nóng)業(yè)秸稈和淀粉類物質(zhì)分解為糖類物質(zhì),利用微生物發(fā)酵糖類物質(zhì)產(chǎn)氫,發(fā)酵廢液通過后處理排放。生物氫通過洗脫后儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫系統(tǒng),并通過燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能或直接供熱,可用于各種規(guī)模的生物制氫和發(fā)電。

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