燃料电池发展前景及其应用(编辑修改稿)

燃料电池发展前景及其应用(编辑修改稿)内容摘要：

院开发了可使甲烷完全分解而无 CO2副产品的工艺技术，该工艺在 500℃以下及低于 压力下进行。 甲烷在氧化硅载体的镍催化剂上分解为氢气和碳，碳形成细粉末可回收。 产品气体含氢约40%，通过金属氧化物，如 Fe2O3 和 In2O3，氢可使氧化物还原为金属。 这样，在 300℃左右，用蒸汽可使金属重新氧化得到大量纯氢。 它可安置在燃料电池车辆上为燃料电池提供氢气。 它不产生 CO2，与常规的甲烷转化技术相比具有经济上的优点。 Energex 公司开发了天然 气膜法脱氮用于燃料电池的技术。 该系统将天然气预处理后送入催化转化器产生氢气供磷酸燃料电池使用。 在转化器中，如氢转化成氨，它会与酸反应，缩短燃料电池组合块寿命。 脱氮系统采用空心纤维膜，在由微孔聚丙烯支撑的结构上涂覆 m厚聚硅烷，形成气体分离阻档层阻止 N2，第一套工业化装置处理的气体己供应给 Omaha 公司的四台 200kw 燃料电池组运行。 氮的减少可使该燃料电池组寿命延长四倍，达到 6 年。 更换燃料电池的费用为 2500 美元 /kw，而降氮费用小于 600 美元 /kw。 天然气的含氮量从 %减小到6%即可满足用户要求。 该公司拟建的大规模系统可将粗天然气的含氮量减小到任意的管输规格。 3. 甲醇燃料电池 戴姆勒 克莱斯勒公司、巴斯夫公司、 BP 公司、 Methanex 公司、 Statoil 公司和 Xcellsis 公司联合将甲醇燃料电池汽车推向商业化，开发了以甲醇为燃料的燃料电池汽车 —NECAR 5。 甲醇是一种理想的液体贮氢介质，在常温下为液体，可像汽油或柴油燃料一样运输、贮存和处理。 甲醇转化制氢所用的催化剂为巴斯夫公司提供的氧化铜催化剂和其他金属氧化物催化剂。 在甲醇和水混合进入转化器后，高活性的催化剂可使甲醇转化产生大量氢气，工作 温度为 200~350℃。 NECAR 5 的推出，标志着甲醇燃料电池技术向商业化迈出了重要一步。 戴姆勒 克莱斯勒公司推出的 NECAR 5 汽车堪称是燃料电池技术的里程碑。 这种燃料电池动力汽车在美国已完成了 3000 英里行车试验。 NECAR 5 汽车于2020 年 5 月 20 日离开旧金山，穿越了内华达山脉和落矶山脉进入华盛顿，这一验证性行车是燃料电池动力汽车第一次经过各种地带的长距离行车，包括长时间的高温和气温超过 32℃的工作环境。 NECAR 5 是戴姆勒 克莱斯勒公司开发的第5 代燃料电池汽车，由 Ballard 燃料电池驱动系 统带动，该系统包括车载甲醇转化器，转化器从液体甲醇抽取氢气驱动燃料电池。 汽车主体为 MercedesBenz A级类型。 在穿越美国的行车试验中，汽车每 300 英里用克莱斯勒分配器配给的甲醇补加一次燃料。 甲醇由 Methanex 公司提供。 第一座支撑甲醇动力燃料电池汽车的甲醇加注站已在加州萨克拉门托对外营业。 该站由加州燃料电池联合体（ CaFCP）运作。 该站设计采用了包括瑞典Identic 公司开发的加注新技术，系统包括防虹吸设施和汽车与燃料喷嘴之间的固定闭锁器。 甲醇贮存在 2020 加仑的双壁罐内。 现在，西萨克拉门托地区己运营8 家汽车生产商生产的 16 台燃料电池动力车。 加注站由甲醇燃料电池联盟设计和建设。 甲醇燃料电池联盟是包括 CaFCP 成员： Methanex、戴姆勒 克莱斯勒、BP 和 Ballard 动力系统公司，与 Statoil 公司和巴斯夫公司组成的工 业集团。 杜邦和英国的 CMR 燃料电池公司分别开发高性能直接式甲醇燃料电池技术。 该项技术可从燃料电池就地发电，而无需单独的转化器将甲醇转化为氢气。 其已生产出直接甲醇燃料电池的样机，其大小为目前用于便携式电子设备的标准电池的 1/10，成本为 1/5。 这种燃料电池的工作时间，比笔记本电脑和其他电子设备中的常规电池要长 4 倍。 而且，该燃料电池可以用甲醇进行即时充电。 CMR的新型燃料电池，是基于一种将空气与燃料混合的新型电池组。 在此之前，电池组依赖于空气和燃料的完全分离。 杜邦公司第 4 代（ Gen IV）燃料电池技术是新一代 膜电极组合体（ MEA），可提高直接式甲醇燃料电池的性能。 该 MEA 发电量比普通 MEA 提高 20%，工作时间增加一倍以上，所需催化剂大大减少。 新型MEA 的性能大大提高，可以使其成为更有成本效益的燃料电池系统。 韩国 LG 化学公司成功开发出便携式甲醇燃料电池， 2020 年投入规模生产。 据悉，该燃料电池的使用寿命超过 4000 小时，比其竞争对手开发的产品寿命长8 倍。 LG 化学开发的是一种体积小的微型电池，电池的甲醇燃料容量小于 1 升，质量小于 1 千克。 它易于携带，适用于微型电脑或为其他电子装置供电。 一个容量约 200ml 的甲醇燃料 贮存器可供 25W 的微型电脑使用 10 个多小时，是世界上同类产品中电力输出功率最大的系统。 特别是它适用于便携式多媒体播放、数字多媒体播音、电话和微型电脑等一些采用 USB 接口供电的装置。 由于这些电子装置对电力的要求增加，该公司打算进一步开发能产生 5W－ 50W 电力的多种燃料电池，以拓宽其应用范围。 索尼公司通过应用更有效的电解膜提升直接甲醇燃。