質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀

    90年代以來(lái)，基于質(zhì)子交換膜燃料電池高速進(jìn)步，各種以其為動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)相繼問(wèn)世，至今全球已有數(shù)百臺(tái)以PEMFC為動(dòng)力的汽車(chē)、潛艇、電站在國(guó)內(nèi)外示范運(yùn)行。20世紀(jì)60年代，美國(guó)首先將PEMFC用于Gemini宇航飛行。伴隨著全氟磺酸型質(zhì)子交換膜碳載鉑催化劑等關(guān)鍵材料的應(yīng)用和發(fā)展，80年代，PEMFC的研究取得了突破性進(jìn)展，電池的性能和壽命大幅提高，電池組的體積比功率和質(zhì)量比功率分別達(dá)到1000W/L、700W/kg，超過(guò)了DOE和PNGV制定的電動(dòng)車(chē)指標(biāo)。表4-4-1列出了國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的幾種燃料電池汽車(chē)的主要性能指標(biāo)，性能完全可以與內(nèi)燃機(jī)相媲美。

    國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的幾種燃料電池汽車(chē)的主要性能指標(biāo)：

    由于質(zhì)子交換膜燃料電池高效、環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，引起了世界各發(fā)達(dá)國(guó)家和各大公司高度重視，并投巨資發(fā)展這一技術(shù)。美國(guó)政府將其列為對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全至為關(guān)鍵的27個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一；加拿大政府將燃料電池產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家知識(shí)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一加以發(fā)展；美國(guó)三大汽車(chē)公司（GM，F(xiàn)ord ,Chryster）、德國(guó)的Dajmier-Benz、日本的Toytomotor等汽車(chē)公司均投入巨資開(kāi)發(fā)PEMFC汽車(chē)。

    處于領(lǐng)先地位的加拿大Ballard公司已經(jīng)開(kāi)始出售商業(yè)化的各種功率系列的PEMFC裝置。

    在我們有中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、清華大學(xué)、上�？臻g電源研究所、上海神力等很多單位在開(kāi)展PEMFC的研究，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，接近國(guó)外先進(jìn)水平。就技術(shù)而言，千瓦級(jí)的PEMFC技術(shù)已基本成熟，阻礙其大規(guī)模商業(yè)化的主要原因是燃料電池的價(jià)格還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，影響燃料電池成本的兩大因素是材料價(jià)格昂貴和組裝工藝沒(méi)有突破，例如使用貴金屬鉑作為催化劑；昂貴的質(zhì)子交換膜及石墨雙擊板加工成本等，導(dǎo)致PEMFC成本約為汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)成本（50$/kW）的10~20倍。PEMFC要作為商品進(jìn)入市場(chǎng)，必須大幅度降低成本，這有賴于燃料電池關(guān)鍵材料價(jià)格的降低和性能的進(jìn)一步提高。