2014年氢燃料电池产业发展现状及产品三大优势分析【图】

氢燃料电池电池游志高 2014-06-24 05:46 来源：智研咨询

燃料电池，是一种主要通过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转化成电能的电池。

燃料电池按电解质种类分类

类型	碱性燃料电池（AFC）	磷酸盐型燃料电池（PAFC）	碳酸盐型燃料电池（MCFC）	固体氧化物型燃料电池（SOFC）	质子交换膜燃料电池（PEMFC）
燃料	纯氢	氢气	氢气、煤气、天然气、沼气等	氢气、煤气、天然气、沼气等	氢气、甲醇
氧化剂	纯氧	空气、氧气	空气、氧气	空气、氧气	空气、氧气
电解质	氢氧化钾	磷酸盐基质	碳酸锂、碳酸钠、碳酸基质	稳定氧化锆等薄膜或薄板	聚合物膜
催化剂	无	铂	无	无	铂
工作温度	90-100℃	190-200℃	600-700℃	700-1000℃	80-100℃
水管理	蒸发排水	蒸发排水	气态水	气态水	蒸发排水+动力排水
发电效率	60%	40%	45%-50%	60%	固定式35%运输60%
发电能力	10-100kw	1kw-100kw	100-400kw	300kw-3mw	1kw-2mw
用途	太空、军事	分布式发电	分布式发电、电力公司	辅助电源、电力公司、分布式发电	备用电源、移动电源、分布式发电、运输、特种车辆

资料来源：智研咨询整理

燃料电池有多种类型，但是它们都有相同的工作模式。它们主要由三个相邻区段组成：阳极、电解质和阴极。两个化学反应发生在三个不同区段的接口之间。两种反应的净结果是燃料的消耗、水或二氧化碳的产生，和电流的产生，可以直接用于电力设备。

燃料电池按燃料类型可分为直接型、间接型和再生型；按电解质种类又可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸盐型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧化物型燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

20 多年来，燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段，燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。在所有燃料电池中，碱性燃料电池（AFC）发展速度最快，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水；质子交换膜燃料电池（PEMFC）已广泛作为交通动力和小型电源装置来应用；磷酸燃料电池（PAFC）作为中型电源应用进入了商业化阶段，是民用燃料电池的首选；熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）也已完成工业试验阶段；起步较晚的固态氧化物燃料电池（SOFC）作为发电领域最有应用前景的燃料电池，是未来大规模清洁发电站的优选对象，100kW 管式SOFC 电站已经在荷兰运行，Siemens 和三菱重工都进行了SOFC发电系统的试验研究。相比之下，SOFC、MCFC和PEMFC 会是最有前景的技术路线。

氢燃料电池工作原理示意图

氢燃料电池，即使用氢气作为燃料，利用电解水的逆反应产电的一种燃料电池，是目前发展最好的燃料电池。其工作原理即：将氢气送到电池的阳极板，通过催化剂的作用，氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子，其中氢离子通过电解质到达阴极板，而电子不能通过电解质，而只能通过外部电路形成电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。

氢燃料电池三大核心优势

智研咨询发布的《2012-2016年中国氢燃料电池市场全景评估与未来前景研究报告》指出：氢燃料电池阴极板供给的氧可直接从空气中获得，因此仅需不断给阳极板供应氢气并及时把水带走，氢燃料电池就可以不断提供电能。相对于其他能源，氢燃料电池的发电过程无污染，能量转换效率更高，且其燃料氢气来源广泛，可再生。

一、原料易得

氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。氢分子在地球上不是以天然的气体存在，大部分氢结合氧存在水中，可以说水资源在一定程度上代表了氢能的储存量。

制氢的能源和燃料可以来自多种来源例如天然气、核能、太阳能、风力、生物燃料、煤矿、其他化石燃油、地热。目前氢气主要是作为一种中间产品而生产的。主要是由化石能源天然气（CH4）、原油（烃）或煤等原料，与水蒸汽在高温下经蒸汽转化法、部分氧化法、煤气化法等工艺生成。

二、零污染

燃料电池属于清洁能源的一部分，由于其反应过程就是无污染的水反应，反应过程不会产生污染物，其主要污染物来自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相对于普通火力发电的空气污染以及传统电池的重金属污染而言，燃料电池对环境的污染程度远远降低。而氢燃料电池，其燃料为纯净无污染的氢气，相对其他燃料而言，废气中也不存在污染物。可以说，氢燃料电池就是一个能真正实现零污染的环保能源。

燃料电池与火力发电的大气污染比较

污染成分	天然气火力发电	重油火力发电	煤火力发电	燃料电池
SO2	2.5-230	4550	8200	0-0.12
NOx	1800	3200	3200	63-107
烃类	20-1270	135-5000	30-104	14-102
尘末	0-90	45-320	365-680	0-0.14