氢燃料电池风景很美 但距离还远

　　当采访完国内外燃料电池领域的几位专家后，记者感慨，燃料电池就像高高屹立在青藏高原上的珠穆朗玛峰，无论从哪个角度看，风景都很美，但离我们很遥远。 　　迄今为止，珠穆朗玛峰仅有为数不多的职业登山家成功登顶，大多数人无法攀登，这与氢燃料电池汽车很相似。目前，各国仅推出少量车型用于研究、验证或者局部使用，广大消费者还不能方便地享用。 　　■应用前景很诱人 　　科学家很早就发现了燃料电池的技术原理，当时，这一发现囿于诸多限制因素没有引起大家的足够重视。近年来，随着空气污染加剧、石油资源日益减少，燃料电池汽车引起了广泛关注。 　　燃料电池根据电解质不同，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）等几种。车用燃料电池大多采用质子交换膜燃料电池。 　　燃料电池优势非常突出。同济大学张智明博士说：“目前为止，还没有哪一项能源生成技术像燃料电池那样将诸多优点集于一身。” 　　燃料电池具有较高的能效。燃料电池将化学能直接转换为电能，不会因为燃烧作用产生大量废气与废热，能量转换率约为传统内燃机的3倍以上。目前，直接使用氢气的系统效率超过50%，如果将燃料电池排放的废热加以回收利用，能量利用率超过85%。而传统内燃机的热效率大约为20%~30%。 　　燃料电池具有环境亲和性。部分燃料电池会排放二氧化碳，但远低于燃烧汽油的排放量(约为其1/6)。氢燃料电池尾气排放只有水，真正做到了无污染，无温室气体排放。 　　燃料电池还有无火花、低噪声、无废弃物处理问题、高机动性等特点。目前，燃料电池的能量密度已从早期50～80Wh/kg提高到3000Wh/kg，比锂离子电池高出许多倍。 　　燃料电池汽车的续驶里程不低于传统燃油汽车。国外相关机构研究表明，一加仑汽油与一公斤氢气行驶里程相当。 　　燃料电池的氢来源广泛，成本也较低，据介绍，天然气、甲醇制解、水电解等都可以制造氢气，许多化工企业生产过程中会产生大量氢气，完全可以回收利用。华南理工大学教授廖世军说：“用天然气制氢，大约每立方米花费3元，电解水制氢，每立方米大约需要4度电。” 　　■推广难题多 　　燃料电池优点突出，缺点也很明显，推广使用还有很多难题需要解决。 　　燃料电池的成本非常高。廖世军告诉记者，质子交换膜和铂催化剂均为昂贵材料，导致每辆车成本大约为150万~200万元人民币。同济大学张智明博士向记者提供了几个数字，质子交换隔膜的价格大约为每平方米300美元，约占成本的35%，PEMFC中每平方厘米铂催化剂含量约为0.5毫克，约占成本40%。 　　氢燃料电池的安全成本比较高。目前，加氢站普遍采用低压取氢、高压注入方法。压力为35MPa或者70MPa，这对储氢罐提出了很高的安全要求。一位国外燃料电池专家告诉记者，有些跨国汽车企业采用铝合金和碳纤维制造储氢罐，比一般氢气瓶成本高很多。加氢站安全要求很高，加氢站的建设成本也非常高。氢气运输也是人们不得不考虑的因素。 　　燃料电池汽车原理很简单，但几位专家都告诉记者，真正投入到实际运用中，燃料电池汽车的系统非常复杂，这导致其制造和维修保养成本比较高。 　　燃料电池存在寿命问题。几位专家均告诉记者，如果氢气纯度不高，铂催化剂会中毒。为了保证使用寿命，氢燃料电池均使用高纯度氢气，据介绍，氢气纯度一般要求达到99.99%，有些要求达到99.9999%。一般工业制氢纯度为99%，每提高一个数量级，成本增加很多。另外，燃料电池汽车频繁起停也会大大缩短寿命。 　　■各国努力研发新技术 　　最新数据显示，未来10年内，全球燃料汽车市场份额将高达1800亿元，各国加紧研发新技术，新材料，抢占未来汽车市场的主导权。 　　各国在燃料电池上的研发主要集中于降低铂催化剂用量；增强催化剂稳定性；开发更便宜的质子交换膜；提高膜电极性能；优化燃料电池系统；燃料电池水管理和热管理；提高燃料电池系统的效率和寿命等。 　　张智明说：“国外有些燃料电池铂含量降低为0.18g/cm2，成本大大降低。” 　　清华大学教授李建秋说：“2011年，燃料电池成本达到49美元/Kw，预计2017年将达到30美元/Kw。” 　　廖世军说：“燃料电池寿命目标是1万小时，现在有些国家已经超过。”