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市場運用前景廣闊的氫燃料電池技術
來源:網絡來源 日期:2009-6-23 作者: 點擊:

日前,美國通用、豐田、本田、奧迪和大眾5大汽車制造商相繼推出了自己設計制造的氫燃料汽車,這種車用氫燃料電池作動力。氫燃料電池的好處主要有:電池用氫氧發生化學反應,僅產生水和熱量,不會產生有害的廢棄物;風能、核能、煤炭等能源一般不能直接用到汽車上,但可以轉化為氫能源供汽車使用;沒有傳統機動車的暴露式燃燒過程,釋放廢熱少,能減弱溫室效應,保護環境。因此,氫燃料電池技術有廣闊的市場應用前景,是我國汽車工業創建自主技術和品牌的突破口之一。

從專利公報看,國外申請人在我國國家知識產權局公開了不少相關文獻。例如,樂金電子(天津)電器有限公司的CN03130146.0號文獻涉及一種燃料電池反應堆的加熱裝置。它包括重整器、反應堆,還設有加熱部。其中,重整器從供給的燃料中生成氫氣;在反應堆中電解質膜的兩側分別設置有燃料極和空氣極,向燃料極上供給有在重整器上生成的氫氣或含氫氣的燃料,同時向空氣極上供給有氧氣或含氧氣的氧化劑,并通過氫和氧的電化學反應產生電和熱;加熱部將維持反應堆內部的適當溫度,并防止反應堆內部的水份凍結。通過設置在反應堆上的加熱部,它將反應堆的內部溫度維持在設定溫度以上,防止在驅動初期不適應大電量使用的問題。日產自動車株式會社的CN02803251.9號文獻涉及一種燃料電池系統和方法。它包括:提供有包括氫的氣體和包括氧的氣體的燃料電池;利用水槽中的水對包括氫的氣體和包括氧的氣體中的一種或兩種進行加溫的結構;從燃料電池中收集水的結構,由該結構收集的水返回到水槽;檢測大氣溫度的大氣溫度傳感器以及執行高溫控制的控制器,以便當由大氣溫度傳感器檢測到的大氣溫度超過給定溫度時增加包括將排出到燃料電池系統外部的蒸汽的廢氣。新加坡國立大學的CN02826485.1號文獻涉及一種可逆儲氫法和儲氫材料。該材料吸收大量的氫并可作為儲氫材料具有多種用途,例如氫燃料電池加工工藝。松下電器產業株式會社的CN200410087896.8號文獻涉及一種氫氣站和燃料電池系統以及氫氣使用費收費裝置。它能回收多個燃料電池的陽極排出的未消耗的廢氫氣。燃料電池系統包括利用有機化合物的改性反應生成富氫的改性氣體的氫氣站,利用該氫氣站提供的所述改性氣體發電,同時將所述發電中未消耗的改性氣體即廢氣排出到外部的多個燃料電池,將所述改性氣體從所述氫氣站引向所述燃料電池用的氣體供給配管,以及從所述燃料電池將所述廢氣引向所述氫氣站的廢氣回收配管。沃爾沃技術公司的CN03804833.7號文獻涉及一種產生燃料電池氫燃料的系統。索尼公司的CN01804621.5號文獻涉及一種燃料電池。它包括:形成有多個開口的氫氣通路形成板,形成有多個開口、質子導體膜的氫電極板,形成有多個開口的氧電極板以及形成有多個開口的空氣流通路形成板。這些組成部分按照所述順序層疊在一起構成一單元燃料電池。氫電極板和氧電極板的周邊部分上形成可以選擇性切斷的互連針。適當地切斷某些互連針,通過其他互連針內部連接多個單元燃料電池,因此形成產生所需電動勢的燃料電池。

國內企業也公開了一些相關文獻。例如,長沙豐日電氣集團有限公司的CN200410046645.5號文獻涉及一種氫空氣燃料電池催化膜制作方法。在極限真空度小于8×10-4Pa的高真空電場中,以碳紙為正極靶材,以鉑條為負極電子槍,用加熱線圈為鉑條加熱軟化,鉑條電子束在全方位偏轉線圈作用下對正極碳紙靶材進行濺射。它的特點是使用磁控真空濺射法,將鉑粒子按設定的顆粒大小及濺射在碳紙上的松散度,有序地平鋪在碳紙上而不重疊堆積。它使鉑用量在使用化學法的0.4mg-0.6mg/cm2降低到小于0.1mg/cm2,而整個生產過程全部用計算機控制,保證了大批量自動化生產的可行性。該公司CN200410046646.X號文獻涉及一種氫空氣燃料電池的排氫氣裝置及方法。它包括儲水槽、增濕水槽、進水閥、放水閥、排水管、電池、進氣管、尾氣管、水位傳感器等,增濕水槽設于電池的下部,儲水槽設于電池的上部,儲水槽經進水閥與電池上端的排氣罩相連,尾氣管連接于電池上的排氣罩與增濕水槽之間,進氣管的一端插入增濕水槽中,另一端管路上設有氣壓表、壓力調節閥、進氣閥,增濕水槽經放水閥、排水管與儲水槽相連,增濕水槽與電池下端的進氣罩相連,增濕水槽上設有水位傳感器。這種氫空氣燃料電池的排氫氣裝置可以去掉現有燃料電池的專用充氮設備,降低電池成本,并解決了干濕變化影響電池使用壽命的問題。臺灣亞太燃料電池科技股份有限公司的CN02132092.6號文獻涉及一種性能優異、操控性好、重量平衡性佳、行進穩定性好、能源更換容易的電動機車。它包括車體、座椅、由控制器操控的電動機、變速機構、前輪、后輪;車體后方設有形成內部空間的后殼架、踏板區段、形成容置儲氫罐承座及儲氫罐的內置空間的前導流罩板及罩覆板;于后殼架內部空間內以傾斜角度配置有由儲氫罐供應氫氣并與電動機連接的燃料電池組;于踏板區段內部空間處設有供應組燃料電池組氧氣的鼓風機;儲氫罐承座上分別容置儲氫罐的儲氫罐插置孔槽系以車體輪軸中心線兩側平均分置,以使儲氫罐與整體車體、燃料電池組的前、后、左、右配置達到最佳重心位置及重心高度。

國內科研機構公開了較多的相關文獻。例如,中國科學院廣州化學研究所的CN200410015407.8號文獻涉及一種芳香雙硫醚環狀齊聚物的開環聚合方法。其工藝過程包括如下步驟:(1)預聚合成型處理:將芳香雙硫醚環狀齊聚物或與無機填料的共混物,在壓力0.5MPa至20MPa下加壓壓實,之后升溫至70℃至170℃,2MPa至10MPa下處理5分鐘至50分鐘,制成預制件;(2)后聚合:將制成的預制件在150℃至330℃、10MPa至20MPa下進行后聚合,時間為15~300分鐘。它提供的方法可以避免制件制備過程中的結構不均一、外觀不均勻、應力集中等問題,而且方法簡單,成本低廉,操作方便。它可用于核驅動機構線圈絕緣固定材料的聚合反應成型、氫燃料電池雙極板的熱壓成型以及其他壓制制件的熱聚合成型等。浙江大學的CN200410018395.4號文獻涉及一種低溫可逆儲氫鎂基復合材料。它具有較高的儲氫量、良好的活化性能和優良的吸放氫動力學性能,可用于制造氫源,便于氫氣的提純和儲運,也可用于燃料電池用儲氫材料。北京航空航天大學的CN200410086300.2號文獻涉及一種用于氫氧燃料電池的催化材料。它將改性殼聚糖膜負載氯化鈀或氯化鎳材料涂覆在作為負極的電池電極上,在氫氧燃料電池的反應介質——堿性或弱堿性溶液中,具有較好的催化能力,可使電池輸出電流增大2倍至5倍。它的殼聚糖膜具有較好的負載能力,且原料成本低,相對催化劑采用鉑材料的氫氧燃料電池,其成本低廉,是一種環保型、普通型氫氧燃料電池。清華大學的CN03148174.4號文獻涉及一種燃料電池節氫和陽極排水方法。它利用兩個/組燃料電池堆工作時氫氣消耗而產生的壓強形成氫氣自然流動,再通過交替送氣形成氣流脈沖進行陽極排水。其具體做法是由兩個/組電池堆匹配為一對工作副,簡稱電池副,電池副一端每個/組電池堆有進氣管通過三通閥與氣源相連。電池副的另一端有連通管將兩個/組電池堆的陽極氣路相連,在連通管上裝有一個氣-水分離器。它不需氫循環泵,不需頻繁放氣,氫利用率可達100%。

和其他大多數領域一樣,我國自然人公開的相關文獻較多。例如,葛永樂等的CN200410016372.X號文獻涉及一種水下氫燃料電池動力裝置。它由適合水下工作的氫燃料電池堆、液氫系統、液氧系統、水冷卻系統和控制系統組成?紤]到液氫液氧在常溫下必須隨時排放氣體,水下氫燃料電池動力裝置還可加設揮發氣體收集輸送管及一臺小型燃料電池堆,在主動力裝置不工作時,小型氫燃料電池堆24小時長期工作,將排放出來的氫氧消耗掉,產生電能,即可保證安全又可提高氫氧的利用率。龍敏南等的CN200410005733.0號文獻涉及一種利用農作物生物質制氫及氫能發電裝置。它涉及一種利用農作物秸稈等生物物質的微生物分解及微生物制氫的應用,能將農作物秸稈等分解,并完成制氫、儲氫及氫能-電能的轉化結合。它設有生物分解裝置、發酵制氫裝置、反應液后處理裝置、水封裝置、氣體洗脫裝置、氣體干燥裝置、儲氫裝置、燃料電池。它利用分解微生物將各種農業秸稈和淀粉類物質分解為糖類物質,利用微生物發酵糖類物質產氫,發酵廢液通過后處理排放。生物氫通過洗脫后儲存于儲氫系統,并通過燃料電池將氫能轉化為電能或直接供熱,可用于各種規模的生物制氫和發電。

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