燃料電池發(fā)展前景及其應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-10-10 15:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 院開發(fā)了可使甲烷完全分解而無 CO2副產(chǎn)品的工藝技術(shù)，該工藝在 500℃以下及低于 壓力下進(jìn)行。甲烷在氧化硅載體的鎳催化劑上分解為氫氣和碳，碳形成細(xì)粉末可回收。產(chǎn)品氣體含氫約40%，通過金屬氧化物，如 Fe2O3 和 In2O3，氫可使氧化物還原為金屬。這樣，在 300℃左右，用蒸汽可使金屬重新氧化得到大量純氫。它可安置在燃料電池車輛上為燃料電池提供氫氣。它不產(chǎn)生 CO2，與常規(guī)的甲烷轉(zhuǎn)化技術(shù)相比具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。 Energex 公司開發(fā)了天然 氣膜法脫氮用于燃料電池的技術(shù)。該系統(tǒng)將天然氣預(yù)處理后送入催化轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生氫氣供磷酸燃料電池使用。在轉(zhuǎn)化器中，如氫轉(zhuǎn)化成氨，它會(huì)與酸反應(yīng)，縮短燃料電池組合塊壽命。脫氮系統(tǒng)采用空心纖維膜，在由微孔聚丙烯支撐的結(jié)構(gòu)上涂覆 m厚聚硅烷，形成氣體分離阻檔層阻止 N2，第一套工業(yè)化裝置處理的氣體己供應(yīng)給 Omaha 公司的四臺(tái) 200kw 燃料電池組運(yùn)行。氮的減少可使該燃料電池組壽命延長四倍，達(dá)到 6 年。更換燃料電池的費(fèi)用為 2500 美元 /kw，而降氮費(fèi)用小于 600 美元 /kw。天然氣的含氮量從 %減小到6%即可滿足用戶要求。 該公司擬建的大規(guī)模系統(tǒng)可將粗天然氣的含氮量減小到任意的管輸規(guī)格。 3. 甲醇燃料電池 戴姆勒 克萊斯勒公司、巴斯夫公司、 BP 公司、 Methanex 公司、 Statoil 公司和 Xcellsis 公司聯(lián)合將甲醇燃料電池汽車推向商業(yè)化，開發(fā)了以甲醇為燃料的燃料電池汽車 —NECAR 5。甲醇是一種理想的液體貯氫介質(zhì)，在常溫下為液體，可像汽油或柴油燃料一樣運(yùn)輸、貯存和處理。甲醇轉(zhuǎn)化制氫所用的催化劑為巴斯夫公司提供的氧化銅催化劑和其他金屬氧化物催化劑。在甲醇和水混合進(jìn)入轉(zhuǎn)化器后，高活性的催化劑可使甲醇轉(zhuǎn)化產(chǎn)生大量氫氣，工作 溫度為 200~350℃。NECAR 5 的推出，標(biāo)志著甲醇燃料電池技術(shù)向商業(yè)化邁出了重要一步。 戴姆勒 克萊斯勒公司推出的 NECAR 5 汽車堪稱是燃料電池技術(shù)的里程碑。這種燃料電池動(dòng)力汽車在美國已完成了 3000 英里行車試驗(yàn)。 NECAR 5 汽車于2020 年 5 月 20 日離開舊金山，穿越了內(nèi)華達(dá)山脈和落磯山脈進(jìn)入華盛頓，這一驗(yàn)證性行車是燃料電池動(dòng)力汽車第一次經(jīng)過各種地帶的長距離行車，包括長時(shí)間的高溫和氣溫超過 32℃的工作環(huán)境。 NECAR 5 是戴姆勒 克萊斯勒公司開發(fā)的第5 代燃料電池汽車，由 Ballard 燃料電池驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)帶動(dòng)，該系統(tǒng)包括車載甲醇轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)化器從液體甲醇抽取氫氣驅(qū)動(dòng)燃料電池。汽車主體為 MercedesBenz A級類型。在穿越美國的行車試驗(yàn)中，汽車每 300 英里用克萊斯勒分配器配給的甲醇補(bǔ)加一次燃料。甲醇由 Methanex 公司提供。 第一座支撐甲醇動(dòng)力燃料電池汽車的甲醇加注站已在加州薩克拉門托對外營業(yè)。該站由加州燃料電池聯(lián)合體（ CaFCP）運(yùn)作。該站設(shè)計(jì)采用了包括瑞典Identic 公司開發(fā)的加注新技術(shù)，系統(tǒng)包括防虹吸設(shè)施和汽車與燃料噴嘴之間的固定閉鎖器。甲醇貯存在 2020 加侖的雙壁罐內(nèi)?，F(xiàn)在，西薩克拉門托地區(qū)己運(yùn)營8 家汽車生產(chǎn)商生產(chǎn)的 16 臺(tái)燃料電池動(dòng)力車。加注站由甲醇燃料電池聯(lián)盟設(shè)計(jì)和建設(shè)。甲醇燃料電池聯(lián)盟是包括 CaFCP 成員： Methanex、戴姆勒 克萊斯勒、BP 和 Ballard 動(dòng)力系統(tǒng)公司，與 Statoil 公司和巴斯夫公司組成的工 業(yè)集團(tuán)。 杜邦和英國的 CMR 燃料電池公司分別開發(fā)高性能直接式甲醇燃料電池技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可從燃料電池就地發(fā)電，而無需單獨(dú)的轉(zhuǎn)化器將甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣。其已生產(chǎn)出直接甲醇燃料電池的樣機(jī)，其大小為目前用于便攜式電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電池的 1/10，成本為 1/5。這種燃料電池的工作時(shí)間，比筆記本電腦和其他電子設(shè)備中的常規(guī)電池要長 4 倍。而且，該燃料電池可以用甲醇進(jìn)行即時(shí)充電。 CMR的新型燃料電池，是基于一種將空氣與燃料混合的新型電池組。在此之前，電池組依賴于空氣和燃料的完全分離。杜邦公司第 4 代（ Gen IV）燃料電池技術(shù)是新一代 膜電極組合體（ MEA），可提高直接式甲醇燃料電池的性能。該 MEA 發(fā)電量比普通 MEA 提高 20%，工作時(shí)間增加一倍以上，所需催化劑大大減少。新型MEA 的性能大大提高，可以使其成為更有成本效益的燃料電池系統(tǒng)。 韓國 LG 化學(xué)公司成功開發(fā)出便攜式甲醇燃料電池， 2020 年投入規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)悉，該燃料電池的使用壽命超過 4000 小時(shí)，比其競爭對手開發(fā)的產(chǎn)品壽命長8 倍。 LG 化學(xué)開發(fā)的是一種體積小的微型電池，電池的甲醇燃料容量小于 1 升，質(zhì)量小于 1 千克。它易于攜帶，適用于微型電腦或?yàn)槠渌娮友b置供電。一個(gè)容量約 200ml 的甲醇燃料 貯存器可供 25W 的微型電腦使用 10 個(gè)多小時(shí)，是世界上同類產(chǎn)品中電力輸出功率最大的系統(tǒng)。特別是它適用于便攜式多媒體播放、數(shù)字多媒體播音、電話和微型電腦等一些采用 USB 接口供電的裝置。由于這些電子裝置對電力的要求增加，該公司打算進(jìn)一步開發(fā)能產(chǎn)生 5W－ 50W 電力的多種燃料電池，以拓寬其應(yīng)用范圍。 索尼公司通過應(yīng)用更有效的電解膜提升直接甲醇燃
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