燃料电池的应用特点及燃料电池的应用

(1)的能量密度高，比能量可达200 W·h/kg左右。PCEV要求以氢气为燃料时，电池比功率不低于150 W/kg；以甲醇为燃料时，电池的比功率不低于100W/kg。

(2)一般在常温下运行，80℃左右容易快速启动，减少了温度对燃料电池材料的影响，提高了电池的性能，延长了电池的寿命。

(3)能连续工作，满足某些特性的要求。这些优异的性能给PEMFC在FCEV的使用带来了极大的便利。

(4)单体电池电压高，是电动汽车的理想电源，有利于降低电动汽车的维修质量和使用成本。

(5)燃料电池染料有三种:氢气、甲醇和汽油。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。氢燃料电池的产品中只有洁净的水蒸气，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可以分为两类。一个是可以作为便携式电源，小型移动电源，车载电源等。适用于军事、通信、计算机等领域，满足应急电源和高可靠性、稳定性电源的需求。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、汽车等车辆的电源，满足环保对车辆排放的要求。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的巴拉德能源系统公司，美国的H-Power公司在1996研制出世界上第一辆以燃料电池为动力的公交车。近年来，我国也非常重视燃料电池电动汽车的研发，并将其列为国家科技攻关计划。上海李绅公司、富源燃料电池有限公司、清华大学和中科院大连化学研究所分别开发了参观观光车和小型客车样车，性能接近或达到国际先进水平。

4.燃料电池不仅适用于运输电源，也非常适用于固定电源。可与电网系统互联，用于调节电网峰值，也可作为海岛、山区、边远地区国防(人防)发电供电系统的电源。

5.还可以通过将多个燃料电池发电机连接到网络来形成分布式电源系统。分布式电源系统具有以下优点:

(1)可以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)，可使燃料总利用率高达80%。

(3)受战争和自然灾害影响较小，特别适合现代战争条件下的主动防护。

(4)通过将天然气和煤气重整制取氧气，可以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)可以形成循环利用系统(这种循环利用系统特别适合偏远地区)，降低了系统建设成本和运行成本。一般认为，随着燃料电池的普及和利用，发展分散式电站将是一种趋势。

6.由于燃料电池工作温度低、红外辐射小、无振动、无噪音，特别适合现代军用电源。1998年8月，美国国防部在给国会国防委员会的报告中指出，移动电源是永久防御设施的五个最基本要素之一；燃料电池发电技术取代传统发电装置的快速演进，为未来发电系统采用氢气作为主要燃料开辟了道路；燃料电池发电机由于能量转换效率高(60%以上)和操作维护简单，使得氢能作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，将获得更高效可靠的发电系统，更低的排放，更低的噪音，大大降低热辐射和红外成像，便于伪装和隐蔽行动。

7.PEMFC发电机的优异性能使其在航空航天和超级机动设备、水下潜艇、军事工程、通信工程、车载电源、单兵及师用便携式电源、边远地区、海防哨所、人防工程等方面具有极佳的应用前景。早在20世纪60年代，美国国家航空航天局和通用电气公司(GE)就联合开发了燃料电池发电机，多次用于双子星计划。特别是1968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的寿命已经达到57000h。后来，美国国家航空航天局与汉密尔顿标准公司合作开发RPC(再生燃料电池)系统，以形成太阳能发电系统为火星探测车或月球基地供电(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公司签署协议，研究卫星用RFC系统(燃料电池功率为12kw，电压为V)。

8.在超级移动设备(HMU)应用方面，美国国家航空航天局与EPSI合作，利用金属氢化物开发出200 w·h能量的PEMFC系统，替代现有设备中使用的可充电电池，可有效提高储能密度、一次充电能量、循环寿命和充电速度。

9.燃料电池在军事领域的一个主要用途是作为军舰的电源。PEMFC发电机作为潜艇的不依赖空气推进动力源，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。在携带相同质量或体积的燃气时，潜艇的续航能力最强(约为斯特林发动机的两倍)，且无污染，因此燃料电池是潜艇AIP系统的最佳选择。德国从1980(也是世界上最早的)开始研究基于燃料电池发电机的潜艇。目前，德国已经能够生产基于212型和214型燃料电池发电机的潜艇。美国海军与AP公司合作开发了一种利用柴油重整产生氢气作为氢源的燃料电池发电机，还与Treadwell公司合作设计制造了一种用于水下探测器的燃料电池电源。

10，燃料电池具有诸多优点，使其在智能建筑、医院、酒店、国防(人防)领域等重要民用设施中具有极好的前景。目前，这些地方的供电系统采用外电为主，柴油发电机组为辅的模式。当柴油发电机组受到外部动力破坏时，由于其排烟性差、隐蔽性差、振动大、噪音高、环保性能差等诸多缺点，不适合未来的高技术战争。因此，研究PEMFC发电系统可以有效利用氢能实现环保，对民用供电和国防建设具有重要意义。