能源論文燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展規(guī)劃及制定的重點(diǎn)項(xiàng)目

　　這篇能源論文發(fā)表了燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展規(guī)劃及制定的重點(diǎn)項(xiàng)目，燃料電池是一種新型能源，那么燃料電池具有哪些獨(dú)特的優(yōu)越性呢?燃料電池正在大規(guī)模進(jìn)入商業(yè)化，論文就此探討了燃料電池在我國(guó)的研究現(xiàn)狀。
 

　　關(guān)鍵詞：能源論文,燃料電池

　　一、燃料電池作為新能源在國(guó)際上的發(fā)展?fàn)顩r及動(dòng)向

　　石油、煤炭等不可再生能源資源的日趨枯竭，引起的環(huán)境嚴(yán)重污染及直接影響國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防安全已是21世紀(jì)各國(guó)面臨的三大問(wèn)題。為解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺及環(huán)境污染之間日益加劇的矛盾，發(fā)展清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源動(dòng)力技術(shù)已成為十分緊迫的任務(wù)。

　　采用氫能源是當(dāng)前世界公認(rèn)的可代替石油能源的主要出路之一。氫是一種可儲(chǔ)藏運(yùn)輸、燃點(diǎn)較高，熱值相當(dāng)汽油的3倍，實(shí)質(zhì)上是一種可再生能源。21世紀(jì)將成為氫能的時(shí)代。美國(guó)、歐洲、日本等強(qiáng)國(guó)在制定其未來(lái)能源政策時(shí)，都把發(fā)展氫能作為一個(gè)主要方向，而燃料電池正是氫能時(shí)代的最佳能量轉(zhuǎn)換裝置。作為燃料電池燃料的氫可從煤碳、天然氣和石油中制取，也可從植物、生物排放物、太陽(yáng)能、風(fēng)能和電解水等過(guò)程中制取。因此隨著生產(chǎn)成本、可靠性、壽命等問(wèn)題的逐步解決，燃料電池有望在2010年左右進(jìn)入商品化，并逐漸成為一種世界范圍內(nèi)的重要能源之一。

　　燃料電池發(fā)電具有以下獨(dú)特的優(yōu)越性：

　　1.清潔。氫經(jīng)過(guò)燃料電池電化學(xué)作用，一面釋放電能推動(dòng)機(jī)械作功，一面與空氣中的氧化合又重新產(chǎn)生水，幾乎無(wú)硫氧化合物(SOx)和氮氧化合物(NOx)的排放，溫室氣體CO2的排放量也遠(yuǎn)小于火力發(fā)電廠。由于燃料電池本身沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此其工作環(huán)境非常安靜。

　　2.高效。從理論上講，燃料電池可將燃料所含化學(xué)能的90%轉(zhuǎn)化為可利用的電和能。已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的磷酸型燃料電池((PAFC)實(shí)際運(yùn)行中發(fā)電效率接近46%;而熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)的發(fā)電效率可達(dá)到60%，而目前其他能源的效率大約是：核能30~33%、天然氣30~40%、煤為33~38%、油為34~40%。

　　3.可靠。與燃燒渦輪機(jī)循環(huán)系統(tǒng)或內(nèi)燃機(jī)相比，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)其轉(zhuǎn)動(dòng)部件很少，因而系統(tǒng)更加安全可靠。燃料電池系統(tǒng)發(fā)生的唯一事故就是效率降低。

　　4.靈活-分散式供電。電力工業(yè)集中供電的模式越來(lái)越受到分散式供電的挑戰(zhàn)。電力工業(yè)由于規(guī)模效益，發(fā)電廠(站)規(guī)模都很大，而且遠(yuǎn)離用戶(hù)，電力要通過(guò)高壓線及變電站輸送到用戶(hù)。分散式電站與用戶(hù)距離很近，利于降低成本，改進(jìn)服務(wù)。燃料電池發(fā)電廠就是屬于分散式供電系統(tǒng)的一種。其效率與其規(guī)模無(wú)關(guān)，可根據(jù)用戶(hù)需求而增減發(fā)電容量;其安全性和供電質(zhì)量非常高。這對(duì)計(jì)算機(jī)、通訊、銀行、連續(xù)生產(chǎn)等系統(tǒng)非常有利，因?yàn)樗鼫p少了由外部電網(wǎng)中斷所可能引起的事故。

　　燃料電池按電解質(zhì)的性質(zhì)劃分為五大類(lèi)，它們各自處在不同的發(fā)展階段。表1(略)顯示了這五類(lèi)電池的技術(shù)、用途與應(yīng)用現(xiàn)狀等特性。從中，我們知道可用作新能源的有質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)。

　　歐美都在大力發(fā)展燃料電池。2003年9月10日歐盟委員批準(zhǔn)通過(guò)了一系列措施，加強(qiáng)能源系統(tǒng)和燃料電池的研究和開(kāi)發(fā)，以便在中期內(nèi)使歐盟減少對(duì)石油的依賴(lài)和保持可持續(xù)發(fā)展。這些措施包括首先是建立一個(gè)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，對(duì)可行建議和計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào);此外還確定了以氫為主的發(fā)展戰(zhàn)略和日程表。氫燃料電池是歐盟實(shí)現(xiàn)2020年20%能源來(lái)自替代能源目標(biāo)的主要辦法。歐盟認(rèn)為“燃料電池將有助于解決能源供應(yīng)安全，環(huán)境和氣候變化問(wèn)題。此外，它還使能源生產(chǎn)不那么集中”。不過(guò)，歐洲在這方面的公共支持還處于較低水平。在2002~2006年期間內(nèi)僅投資3億歐元。

　　美國(guó)能源部于2002年9月5日正式發(fā)布“自由汽車(chē)合作計(jì)劃”(Freedom Cooperative Automative Research Plan)。該計(jì)劃支持制定有關(guān)氫能基礎(chǔ)設(shè)施法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)基礎(chǔ)的研究，重點(diǎn)是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，氫能存儲(chǔ)系統(tǒng)等同時(shí)確定2010年目標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)：2003年2月6日美國(guó)布什總統(tǒng)在華盛頓舉行的能源問(wèn)題論壇上說(shuō)，如果美國(guó)把氫動(dòng)力發(fā)展成為一種實(shí)用的民用燃料，“我們就能在2040年以前把每天的石油需求量減少1100萬(wàn)桶以上”。布什的預(yù)算案建議今后5年里為氫燃料計(jì)劃和“自由汽車(chē)合作計(jì)劃”提供17億美元的經(jīng)費(fèi)，其中包括用于氫研究的7.2億美元新經(jīng)費(fèi)。

　　然而，目前燃料電池在國(guó)際范圍內(nèi)仍未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化，主要有以下幾個(gè)原因：

　　1.與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，燃料電池市場(chǎng)價(jià)格依然昂貴;

　　2.燃料電池的工作壽命及可靠性仍有待于進(jìn)一步提高;

　　3.燃料電池技術(shù)不夠普及，缺乏完善的燃料供應(yīng)體系。

　　因此朝著解決上述問(wèn)題的主要方向是：

　　1.研究新材料：如新的離子交換膜、新型電催化劑、新型雙極板等，以降低燃料電池的制造成本，提高燃料電池的工作壽命及可靠性，增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　2.建立示范模型：如以燃料電池為動(dòng)力的純電動(dòng)車(chē);住宅或商用分散型燃料電池電站;便攜式燃料電池動(dòng)力源等。通過(guò)示范模型，普及燃料電池技術(shù)，政府在規(guī)劃基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)，建立適合于燃料電池的燃料供應(yīng)體系。

　　3.優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)與發(fā)電系統(tǒng)。

　　二、燃料電池作為新能源在我國(guó)的研發(fā)現(xiàn)狀

　　我國(guó)自90年代以來(lái)，多家研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了熔融碳酸鹽燃料電池的研究工作。上海交通大學(xué)、大連化物所等單位在陰極、陽(yáng)極、LiAlO2粉料、電解質(zhì)隔膜，雙極板等關(guān)健材料和部件的制備，在電池組的設(shè)計(jì)、組裝及電池系統(tǒng)總體技術(shù)的開(kāi)發(fā)上取得了一定的突破。上海交大2001年6月成功進(jìn)行了kW電池組的發(fā)電試驗(yàn)。目前我國(guó)已具備了研制數(shù)十kW級(jí)熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的能力。

　　在“八五”、“九五”期間我國(guó)已有十幾個(gè)單位進(jìn)行了SOFC相關(guān)技術(shù)的研究，如大連化物所、中科院上海硅酸鹽研究所，吉林大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等。在材料和部件，在工藝方面都取得了較大的進(jìn)展。2001年3月中科院上海硅酸鹽所成功地進(jìn)行了800W的發(fā)電試驗(yàn)。目前我國(guó)也已具備了研制數(shù)kW級(jí)固體氧化燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的能力。

　　我國(guó)質(zhì)子交換膜燃料電池的研發(fā)進(jìn)展得更快些。由于受?chē)?guó)際上發(fā)展趨勢(shì)，特別是電動(dòng)汽車(chē)的需求的影響。比較有影響的單位是大連化物所，北京世紀(jì)富源公司，上海神力公司及北京綠能公司等單位。他們研制的電池組最大功率均能做到30kW以上。上海神力公司的報(bào)告稱(chēng)他們已完成第二代燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的研制任務(wù)，與清華大學(xué)轎車(chē)配套的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到45kW與該校大巴車(chē)配套的功率則可達(dá)80kW。科技部非常重視和支持燃料電池汽車(chē)技術(shù)的研發(fā)，“十五”國(guó)家863計(jì)劃中，特別設(shè)入電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)，投入近9億元，無(wú)疑這將推動(dòng)PEMFC在電動(dòng)汽車(chē)上作為動(dòng)力的研發(fā)工作。

　　2003年3月27日由中國(guó)政府、聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署-全球環(huán)境基金(UNDP-GEF)合作項(xiàng)目“中國(guó)燃料電池公共汽車(chē)商用化示范”正式啟動(dòng)。這項(xiàng)目為時(shí)5年，采用全球招標(biāo)方式購(gòu)置6輛燃料電池公共汽車(chē)，并建立相應(yīng)加氫設(shè)施。這項(xiàng)目最終將推動(dòng)燃料電池公共汽車(chē)在中國(guó)產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用。也將為燃料電池在我國(guó)的應(yīng)用及其標(biāo)準(zhǔn)化工作起促進(jìn)作用。

　　三、燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)化狀況

　　燃料電池作為新興產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)尚未完善，大規(guī)模商業(yè)化也還有待時(shí)日，因此其標(biāo)準(zhǔn)化工作歷史不長(zhǎng)。1998年國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)才成立了燃料電池技術(shù)委員會(huì)(TC105)。迄今為止已有七個(gè)燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工作組在進(jìn)行制定工作(見(jiàn)表2略)，去年8月22日又開(kāi)始傳遞新的工作項(xiàng)目-“微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)-安全”標(biāo)準(zhǔn)(IEC105/61/NP　WG#?)。各個(gè)國(guó)家將借鑒這些標(biāo)準(zhǔn)編制本國(guó)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2002年10月科技部在我國(guó)“九五”期間新能源和可再生能源領(lǐng)域安排的國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目、863計(jì)劃項(xiàng)目等重大項(xiàng)目已取得階段性成果，和擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利技術(shù)的基礎(chǔ)上，下達(dá)了進(jìn)行新能源和可再生能源關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃有關(guān)課題任務(wù)，包括了研究質(zhì)子交換膜燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)體系、“質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語(yǔ)”標(biāo)準(zhǔn)以及制定“質(zhì)子交換膜電池組及系統(tǒng)”標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)按計(jì)劃完成或在進(jìn)行中。它們基本上是采納IEC/TC105的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，力圖使我國(guó)燃料電池技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌。除此之外，我國(guó)上述幾種燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)大都僅僅是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　四、2005~2007燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展重點(diǎn)

　　1.開(kāi)展固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)體系的研究，術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)及電池組、電池系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

　　2.根據(jù)質(zhì)子交換膜燃料電池體系表，開(kāi)展制定固定式電站技術(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)及性能試驗(yàn)方法和安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等工作。

　　3.配合“中國(guó)燃料電池公共汽車(chē)商用化示范”項(xiàng)目的開(kāi)展，制定“車(chē)輛用驅(qū)動(dòng)和輔助動(dòng)力裝置的燃料電池系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”表3(略)為建議的2005~2007年我國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。在制定上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)中，要增強(qiáng)科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　推薦期刊：《植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)》(曾用刊名：植物資源與環(huán)境)，1992年創(chuàng)刊，主要刊登植物資源的考察、開(kāi)發(fā)、利用和物種保護(hù)，自然保護(hù)區(qū)與植物園的建設(shè)和管理，植物在保護(hù)和美化生態(tài)環(huán)境中的作用，環(huán)境對(duì)植物的影響以及與植物資源和植物環(huán)境有關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新研究成果、學(xué)科動(dòng)態(tài)等。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///nylw/7098.html