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低成本、长寿命、高可靠性氢燃料电池
文章来源 : 军民结合推进司 发布时间:2013年12月03日

【技术开发单位】中国航天科技集团公司一院十五所新长征电动汽车技术有限公司

【技术简介】氢燃料电池是一种新型的电化学发电装置,它打破了用燃料燃烧取其热量的传统发电模式,而以燃料通过电解质进行化学反应的方式,直接地将贮存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能,是继火力发电、水力发电、原子能发电之后的第四大发电方式,被称之为21世纪的绿色能源。

氢燃料电池技术是利用纯氢作为燃料、空气作氧化剂,通过质子交换膜燃料电池进行发电的新型供电技术,具有结构简单、可靠、适应性好、启动速度快的特点。燃料电池电源系统是一个独立的发电系统,可以作为独立电源用于野外作业、市政、公安、部队等领域中,也可以作为备用电源用于通信台站直流供电系统等场合,保证任意时长的不间断供电的要求;还可以作为车用动力系统代替传统发动机,为电动汽车提供动力。

低成本、长寿命、高可靠性氢燃料电池技术基于部队对与隐身电源的需求,通过自主采用研发,实现了氢燃料电池核心部件膜电极、金属板的技术突破,完成了氢燃料电池的产品化工作。

为了有效降低燃料电池成本,提高燃料电池使用寿命,在膜电极制备过程中采用碳纳米管技术,大幅提高了铂金催化剂涂敷均匀度,并大幅减少了铂金催化剂使用量。通过此技术,一方面使膜电极的功率密度达到2W/cm2,使用寿命15000h,居国际领先水平;另一方面,使膜电极的成本降低至民用市场同类产品的1/4,具有了更强的竞争力。同时,我们将燃料电池导流板采用金属板代替原来的碳板,利用不锈钢板冲压成型、表面处理等途径,解决了其抗腐蚀弱、表面接触电阻大等难题,使氢燃料电池电堆体积比功率(kW/L)达到1.5,具国内领先。为了提高可靠性,采用新型的气体控制模式,气体控制更简单、方便,使系统中气体管路零部件数量减少,可靠性大幅提高,使用寿命可达10000h

【技术特点】

1)全封闭的工作环境

系统采用H2/O2为工作气体,没有尾气排放,没有高压风机,噪音更低,适用于高污染环境,如雾霾、收割季节(焚烧秸秆等)、沙尘暴等恶劣气候环境。

2)高效率、高功率密度

没有尾气排出,所有的燃料气体都参与工作,燃料气体利用率比传统燃料电池提高40%以上;采用H2/O2系统,电池的功率密度要比H2/Air23倍(与开放式相比,56倍),电堆系统的体积和重量成倍减小。

3)系统简单、可靠性高

与传统的氢燃料电池不同,采用新型的气体控制模式,气体控制更简单、方便,使系统中气体管路零部件数量减少,可靠性大幅提高。

4)成本低、长寿命

功率密度的提高,MEA、双极板的面积、数量减少,成本大幅度降低,成本为民用市场同类产品的1/3,寿命为民用市场同类产品的5倍。

【技术指标】

输出功率:500300KW(可根据用户需求定制);

输出电压:24VDC48VDC220VAC(根据需求定制);

工作环境温度: -30℃~45℃;

储存环境温度: -40℃~65℃;

环境湿度:不大于95%(25,不结露);

寿命:不低于10年(发电时间不低于10000h)。

【技术水平】国际先进

【可应用领域和范围】隐身电站、移动电源、备用电源及车用动力系统等。

【专利状态】已取得专利9

【技术状态】试生产阶段

【合作方式】合作开发、股权投资、产品销售

【投入需求】1亿元

【转化周期】12

【预期效益】氢燃料电池属于国家战略新兴产业新能源领域范畴,由于氢燃燃料电池的使用对环境无任何污染,国内外都竞相投入,在我国国家863等各类计划在燃料电池技术方面已累计投入6亿多元研发经费。以燃料电池车用动力系统为例,依托863所取得科研成果,北京、上海等城市先后开展了燃料电池城市客车和轿车产业布局。燃料电池车在北京奥运会和上海世博会的成功示范运行,标志着国家推进燃料电池产业化的步伐在加速。2009年底已示范推广各类新能源汽车5000多辆,落实财政补助资金10亿元,带动地方配套和产业投资100亿元以上;以氢燃料电池备用电源为例,目前已经广泛应用于基站备用电源,以每个基站电池升级费用20万元计算,全国150万个基站升级就是3000亿元的市场规模,另外基站数量以每年20%的速度增长。综上所述,氢燃料电池的经济效益显著。

【联系方式】辛廷慧  010-67857420/13552591341

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