燃料电池由科研走向商用,主要源于以下三大优势,首先是化学能转化效率高,当前利用碳氢燃料化学能转化率为40%,若直接利用氢气则可达到50%以上,若发电设施与
燃气涡轮机并用,则可超过60%,若再将电池排放废热回收利用,则燃料能量利用率可达85%;其次是无电力传输的可靠性,燃料电池可独立于国家电网之外,既能提升电力覆盖区域,又能降低敌人瘫痪国家供电系统的风险;再者是燃料多样性,既能以氢气为主要燃料,又能从碳氢化合物或醇类燃料中萃取出氢元素加以使用,同时还能利用太阳能及风能等可再生能源提供电力,将水电解成氢气,再供燃料电池使用。
燃料电池发电技术的分类,在比较小的低功率主要是热点联供系统,还有工厂用的,大概就是到千瓦级和兆瓦级,还有几十兆瓦级的发电系统,一个是备用电源和
移动电源,从这个表当中可以看出,前四个比较大的发电电力设备这一大块来说,SOFC每个都用到,研究最广泛。大型的电力设备和小型电源的主要竞争对手是
燃气轮机和锂电都很强大。
家用热电联供系统,一个是欧盟在成员国项目的支持下,到2014年安装了800个CHP系统,计划还会更多。有一些欧洲的制造商朝着大规模生产的目标开始进行放大。在这个功率范围内到2023年有望达到一个成千上万台,计划是3600台。但是这个安装的量和日本比起来就小多了,日本目前已经安装了20万台的热电联供系统,目标是2020年安装140万台,到2030年安装530万台,也就是说它从今年到2020年的3年中安装120万台,平均每年都要安装40万台。欧洲推广的比较而言,家用热电联供系统要小得多,因为欧洲的电功率比日本大,每台价格也大得多,日本只需要700W每台。SOFC的增速,红圈当中明显高于PEMFC,大家都认为SOFC价格下降空间比PEMFC大,但是实际下降的幅度还是比PEMFC小。
燃料电池汽车是日本车企主推的技术路线,其应用难主要体现在三个方面,首先是燃料电池成本高,其制造使用的交换隔膜及铂触媒均为贵重材料,由此会拉高
燃料电池制造成本;其次是氢气储存及使用的安全性,氢气高度易燃易爆,尤其是应用于汽车行业,更像是挂着定时炸弹在出行;再者是基础措施薄弱,因大自然无现成氢气,碳氢化合物除了甲醇外都需要特定设备来分解后才能获取氢气,以供燃料电池使用,它无法利用现有的电网体系,需要投入巨额资金,新建发气装置及充气装置等基础设施。
1、发电用燃料电池似乎以SOFC为主,因为国外都是以
SOFC为主,主要原因发电效率更高,初始效率达到60%,而且成本降低的空间也大一些。
4、发电这块,效率、寿命和高的比能量的
电源密度,廉价、高效和长寿命的燃料电池也是以后大力发展的目标。