燃料電池發(fā)展前景及其應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2024-09-04 15:52本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】2020年，從事燃料電池開(kāi)發(fā)的公司總投資額已超過(guò)10. 預(yù)計(jì)到2020年左右，燃料電池在價(jià)格上將具備與內(nèi)燃機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的能力。將占世界汽車(chē)市場(chǎng)的25%。表1列出美國(guó)新一代運(yùn)輸用汽車(chē)市場(chǎng)價(jià)值。均增長(zhǎng)率為84%，2020年將達(dá)到4760萬(wàn)美元。車(chē)載燃料電池組件市場(chǎng)現(xiàn)為12020萬(wàn)美元，但今后5年內(nèi)，預(yù)計(jì)年均增長(zhǎng)率為91%。料電池市場(chǎng)將從2020年6億美元增大到2020年100億美元。空氣產(chǎn)品公司、普拉克斯公司作為領(lǐng)先的液氫供應(yīng)。這一技術(shù)進(jìn)展使燃料電池汽車(chē)行駛里程可超過(guò)400km，這是推廣使用。汽車(chē)貯氫罐充氣程序符合高度的安全標(biāo)準(zhǔn)。駛于歐洲及美國(guó)、日本和新加坡的街頭。氫充裝技術(shù)，6臺(tái)通用公司Hydrogen3燃料電池汽車(chē)已首次在此加氫。美國(guó)能源部氫能技術(shù)5年計(jì)劃的一部分。35MW電力，占陶氏化學(xué)公司該生產(chǎn)地所需電力的2%。成為迄今最大的商業(yè)化燃料電池應(yīng)用設(shè)施。陶氏化學(xué)公司從自由港提供副。標(biāo)是減少裝置電耗約20%。氫罐可使燃料電池汽車(chē)行駛482km。該車(chē)最高時(shí)速可達(dá)150km，續(xù)馳能力在300km. 以上，燃料電池輸出功率高達(dá)90kw。
【正文】 燃料含硫應(yīng)小于1PPb，才能避免毒害燃料加氫催化劑和燃料電池電極催化劑。 業(yè)已開(kāi)發(fā)的現(xiàn)有技術(shù)雖可去除大量硫，但其余的噻吩化合物尤其是 4,6二甲基二 苯并噻吩去除很困難。開(kāi)發(fā)新型催化劑或工藝過(guò)程才能有效地去除這些化合物，使硫去除以滿(mǎn)足未來(lái)燃料規(guī)范尤其是柴油規(guī)范的要求。 正在開(kāi)發(fā)的清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)是稱(chēng)為選擇性吸附脫硫（ SARS）的工藝，該工藝使用基于過(guò)渡金屬的吸附劑，負(fù)載在多孔固體載體上，如 MCM41 硅鋁酸鹽分子篩。它與使噻吩催化脫硫的方法不同，該工藝可在低溫和常壓下使硫選擇性地從金屬原子上脫除，而需要的不含硫的芳烴如烷基苯和萘則予以通過(guò)。 SARS工藝不使用氫氣，為此烯烴和其他芳烴不被加氫。氫可用于其他用途，如驅(qū)動(dòng)燃料電池。該吸附劑在被飽和之前，可凈化 10 倍于其體積的燃料，一旦吸附劑被飽和，硫化物可用極性溶劑洗滌使之除去，吸附劑可以回用。 燃料電池用氫氣除了要低含 CO 外，也必須從低含硫的烴類(lèi)物流制取，因?yàn)榱驎?huì)毒害現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)所用催化劑。雖然某些來(lái)源的烴類(lèi)低含硫，如處理過(guò)的天然氣、甲醇、天然氣合成油（ GTL）和二甲醚（ DME），但日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院（ AIST）的研究人員認(rèn)為，超低硫汽油（ ULSG）也可望成為較好的氫源。根據(jù)這一理念， AIST 的研究人員正在開(kāi)發(fā)新的加氫處理催化劑，以用于生產(chǎn)超低硫汽油（ ULSG）。這種催化劑由鈀 鉑合金（ Pd： Pt=4： 1）的納米顆粒組成，負(fù)載于不穩(wěn)定的 Y 型分子篩上，并用鐿（ YbUSY 分子篩）使之穩(wěn)定。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，進(jìn)料采用含硫?yàn)?60μ g/g 的汽油，含硫成份主要是噻吩，如苯并噻吩和其他硫化物，如硫醇、硫化物和二硫化物。使用固定床加氫處理，操作條件為 280℃ 、液時(shí)空速（ WHSV）為 4~16。該催化劑的脫硫效率為 98%，可使硫含量減少到 g/g。最后再用吸附步驟使其硫含量減少到約 20PPb，則可使該燃料用作燃料電池的氫源。脫硫反應(yīng)已連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了 75 個(gè)小時(shí)。因?yàn)榉紵N和烯烴在該反應(yīng)中已基本上被飽和，因此生成的超低 硫汽油（ ULSG）不含硫醇，硫醇通常由 H2S 和烯烴再組合才能生成。 AIST 研究人員正在為使該技術(shù)推向商業(yè)化繼續(xù)工作。 大多數(shù)主要的石油公司都在開(kāi)發(fā)少投資的脫硫方法，以滿(mǎn)足新的燃料法規(guī)，這些方法包括新催化劑配方的開(kāi)發(fā)、指定反應(yīng)和工藝條件、設(shè)計(jì)新的反應(yīng)器或者開(kāi)發(fā)基于吸附、氧化、膜分離、生物技術(shù)或離子液體的全新的工藝，這些方法中的有一些可望應(yīng)用于煉油廠生產(chǎn)超清潔燃料，它們也將作為美國(guó)“ 21 世紀(jì)夢(mèng)想”能源計(jì)劃的煉油廠技術(shù)脫穎而出。 三 . 我國(guó)研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展 我國(guó) 2 類(lèi)堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)通過(guò)了航天環(huán)境模擬試驗(yàn)。 國(guó)家已將質(zhì)子交換膜燃料電池列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，以大連化學(xué)物理所為牽頭單位，在國(guó)內(nèi)全面開(kāi)展了質(zhì)子交換膜燃料電池的材料和電池系統(tǒng)的研究，并組裝了多臺(tái)各種功率（ 1kw~25kw）的電池組和電池系統(tǒng)，達(dá)到了電動(dòng)車(chē)動(dòng)力源的要求。以純氫為燃料的 5kw 6=30kw 質(zhì)子交換膜燃料電池為動(dòng)力的中巴車(chē)也試運(yùn)成功。大連化物所 5 kw 級(jí)甲醇自熱轉(zhuǎn)化氫源系統(tǒng)與燃料電池一次聯(lián)試也取得成功，集成的轉(zhuǎn)化氫源系統(tǒng)和轉(zhuǎn)化氣燃料電池技術(shù)標(biāo)志著我國(guó)在甲醇自熱轉(zhuǎn)化氫源系統(tǒng)和轉(zhuǎn)化氣燃料電池的研制方面取得了突破性進(jìn)展。在 6 個(gè)多小時(shí)的的聯(lián)試過(guò)程中，氫源系 統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的工況均正常穩(wěn)定，甲醇轉(zhuǎn)化氣中 CO 濃度為 3 105左右，氫氣含量達(dá)到 53%，燃料電池輸出功率始終維持在 5~ kw 之間。聯(lián)試結(jié)果不僅證明了燃料電池的抗 CO 能力很好，而且采用燃料電池尾氣作為制氫系統(tǒng)的燃料氣，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的能量平衡和優(yōu)化利用。 由全球環(huán)境基金、聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署和中國(guó)政府共同支持的 “中國(guó)燃料電池公共汽車(chē)示范項(xiàng)目 ”，于 2020 年 3 月啟動(dòng)，歷時(shí) 5 年在北京和上海示范。根據(jù)兩地地域和資源特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出燃料電池公共汽車(chē)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)后，采用全球招標(biāo)的方式購(gòu)置 12 輛燃料電池公共汽車(chē)，并建立 相應(yīng)加氫設(shè)施。在示范運(yùn)行中，將系統(tǒng)采集和分析各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證燃料電池公共汽車(chē)技術(shù)可行性，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，降低成本，最終推動(dòng)燃料電池公共汽車(chē)在中國(guó)產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用。 上海研制的第二代燃料電池轎車(chē) 39。超越二號(hào) 39。的臺(tái)架車(chē)已通過(guò)專(zhuān)家組的驗(yàn)收，并試裝 39。桑塔納 3000 型 39。車(chē)身，整個(gè)試裝過(guò)程在 2020 年 5 月完成。 39。超越二號(hào) 39。在北京的國(guó)際氫能大會(huì)上露面。裝載第一代燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的 39。超越一號(hào) 39。于 2020 年 8月問(wèn)世。據(jù)介紹，第二代燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)與第一代系統(tǒng)相比更加靈巧和有力 —總重量減少到 320 千克，輕了 100 多千克，體積縮小 30％以上，功率則提升了20％～ 25％，預(yù)計(jì)最高時(shí)速為 118 公里。 由我國(guó)自主研制的燃料電池城市客車(chē)和戴姆勒 —克萊斯勒公司生產(chǎn)的燃料電池公共汽車(chē)， 于 2020 年 5 月 駛上北京街頭，把參加第二屆國(guó)際氫能論壇的與會(huì)代表送達(dá)人民大會(huì)堂會(huì)場(chǎng)。 我國(guó) 巳 先期購(gòu)買(mǎi)戴姆勒 —克萊斯勒公司的 3 輛燃料電池公共汽車(chē)，在北京做商業(yè)化示范。
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