燃料電池將帶給我們另樣生活

　　提到“電池”，大家可能首先想到鋅錳電池、鎳氫電池、鋰電池，但你知道“燃料電池”嗎？燃料電池的工作原理和上述常規電池相同，即通過電化學反應將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能。與常規電池不同的是，燃料電池的燃料和氧化劑存放于電池的外部，它的工作方式更類似于內燃機：只要保持燃料和氧化劑的供應，它就會不斷工作提供電能。與常規電池相比，燃料電池更像一個自動運行的發電廠，具有更高的系統集成。

　　燃料電池不經過熱機過程，能量轉化效率高，二氧化碳的排放量比常規火力發電廠減少40%以上。它對環境友好，幾乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。使用燃料電池發電，裝置無論大小實際發電效率都可達40%～60%，熱電聯用時，綜合能量效率可達80%，而傳統的火力發電站只有機組規模足夠大時才能獲得令人滿意的能量效率。燃料電池的發電方式與傳統的大型機組、大電網相結合，將會帶來巨大的經濟效益，并能有效緩解由集中供電帶來的電網安全問題。因此，世界各國爭相開發燃料電池電站技術。目前，直接采用天然氣、煤氣做燃料的固體氧化物燃料電池，已經完成100千瓦級的電站試驗；以凈化煤氣、天然氣為燃料的熔融碳酸鹽燃料電池，已經完成2兆瓦的實驗電站，至今已有近百臺以天然氣重整氣為燃料的磷酸燃料電池電站在世界各地運行。只要進一步解決燃料電池電站的成本和壽命問題，就可使其大規模商業化。

　　當地球上化石燃料用完后，氫被認為是最佳的能量載體，因此以氫為最佳燃料的燃料電池，被認為是具有革命意義的新一代能源動力系統。以氫氣為燃料的質子交換膜燃料電池，由于啟動速度快、功率密度高、無污染等特點被認為是未來清潔汽車的最佳候選電源之一。從上世紀90年代起，美國、歐洲和日本的各大汽車生產廠家和石油公司，看到燃料電池汽車巨大的市場潛力，紛紛投入巨資，組成聯盟，進行燃料電池車的相關研究、試驗與生產，到現在已經開發出數百臺燃料電池汽車樣車，并加緊制定相關的產業標準。但由于目前車用燃料電池的壽命和成本還達不到商業化的要求，各國在繼續進行示范的同時，都將重點重新轉向應用基礎研究。研究人員希望通過研究燃料電池各種基礎性的問題，找到解決車用燃料電池壽命問題的根本辦法，普遍認為燃料電池車產業化要在2015年左右。

　　當燃料電池以甲醇為燃料時，與傳統電池相比，其比能量至少要高10倍。比如，一個鋰離子電池能提供300瓦小時/升的電量，而甲醇燃料電池卻能提供4800瓦小時/升的電量。并且使用這種電池的時候既不需要到處尋找插座，也無需花時間等待充電，只要花一分鐘添加燃料就可以使設備保持工作。燃料電池的應用將會使移動設備不再依賴電網，從而為手機、數碼相機、筆記本電腦等便攜式電子產品的電源帶來革命性的變革。有鑒于此，東芝、IBM、NEC、摩托羅拉等世界著名企業都投入巨資研發這種燃料電池，目前已經開發出多種樣機，正在致力于提高樣機連續運行的穩定性和電池產生的微量有害物質消除問題，很快就可將其商業化。

　　由此可見，燃料電池作為繼水力、火力、核能之后新一代能源技術，其廣闊的應用前景可與計算機技術相媲美。因而在2000年，燃料電池被美國《時代》周刊評為21世紀對人類社會有重要影響的十大技術之一。

　　我國政府一直重視燃料電池技術的研究和開發，經過科技部“九五”攻關、973計劃、“十五”863計劃重大專項的經費支持，我國燃料電池的研究開發取得蓬勃發展，在國內已經形成燃料電池的研究熱潮，有大約近百家單位，包括大學、研究所、公司在從事燃料電池技術的研究與開發。并且，我國已經在燃料電池的多項核心技術方面取得突破，北京、上海、大連、武漢等城市已經出現燃料電池汽車的試運行，開發水平正在向國際一流水平邁進。2006年10月12日，中科院大連化物所申報的創新能力建設項目“燃料電池及氫源技術國家工程研究中心”獲得國家發改委批準正式成立。燃料電池國家工程中心的建成將有力地加快我國燃料電池技術產業化進程，促進燃料電池及相關產業的跨越式發展。

　　我們相信，在不久的將來，燃料電池一定會走進我們的生活，像蒸汽機、內燃機一樣給人類社會帶來巨大的變革。

　　作者介紹：邵志剛，出生于1969年，山西平遙人。先后畢業于大連理工大學、中科院大連化學物理研究所，獲工學博士學位。曾在香港科技大學、英國紐卡斯爾大學從事燃料電池研究工作。2006年初入選中國科學院“百人計劃”，現為中科院大連化學物理研究所副研究員。目前主要從事質子交換膜燃料電池系統的應用基礎研究及工程技術開發，研究成果曾獲多項國家專利, 并在國內外學術刊物上發表文章40余篇。