Achievements
作為一種清潔,、高效的能量轉(zhuǎn)換裝置,，質(zhì)子交換膜燃料電池的理論比能量高達32940Wh/kg（由于在地面上使用時可不計空氣的質(zhì)量）,，是各種電化學(xué)電池體系中的理論比能量“對冠軍”率密度高,、電流密度大,，是最先進的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)之一?，F(xiàn)在世界各國正在加速其在民用領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā),。清華大學(xué)利用質(zhì)子交換膜燃料電池國產(chǎn)關(guān)鍵原材料,，創(chuàng)新膜電極制備方法和優(yōu)化制備工藝,，開發(fā)出了高性能,、大面積的國產(chǎn)材料膜電極批量制備技術(shù)。并在模塊化燃料電池設(shè)計和計算機模擬仿真的基礎(chǔ)上,，開發(fā)出了長壽命,、高性能的千瓦級全國產(chǎn)材料燃料電池發(fā)電機。積累了5項專利技術(shù),。
該發(fā)電機的性能達到了進口材料發(fā)電機的同等水平,，并具有以下三個特色：
（1）制造燃料電池發(fā)電機的質(zhì)子交換膜、催化劑,、碳紙,、碳板關(guān)鍵材料均為國內(nèi)自主生產(chǎn)，不依賴于進口,，具有材料供應(yīng)的安全保障和低成本優(yōu)勢,；
（2）燃料電池發(fā)電機的核心部件 — 膜電極采用適合于國產(chǎn)材料特性的新型工藝制備而成，具有發(fā)電穩(wěn)定性好,、輸出功率密度高的特點（在常壓氫氣/空氣,、60℃的條件下，最高功率密度可達到500mW/cm2以上）,；
（3）國產(chǎn)材料燃料電池發(fā)電機采用新型的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,，使得組裝簡易化和快速化，以及維護更為方便,，具有發(fā)電高可靠容錯性,。
該成果使我國具有從燃料電池原材料制備到電堆組裝全過程的完整意義上的自主知識產(chǎn)權(quán)，打破了國外燃料電池原材料生產(chǎn)商的長期技術(shù)壟斷,，促進了我國燃料電池產(chǎn)業(yè)走有“源”的自主發(fā)展之路,。
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單電池數(shù) 額定輸出功率 最大輸出功率 額定發(fā)電能力 使用燃料 工作溫度（最高） 氫氣壓力 冷卻方式 電堆出口壓力 起動時間 發(fā)電效率 活性面積 額定功率密度 |
39 1200W 1400W 48A/25V 氫氣/空氣 70℃ <0.05MPa 空冷 常壓 即時起動 52%/25V 150cm2 205mW/cm2 |
經(jīng)過近十年來的電動汽車,、分布式電站、電源等領(lǐng)域的廣泛示范應(yīng)用（燃料電池已經(jīng)在航天,、軍事上得到應(yīng)用,，燃料電池家用電站已經(jīng)在日本產(chǎn)業(yè)化），質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的成熟度已經(jīng)逐漸被用戶所接受,。目前,，其商業(yè)化主要問題是價格較高（采用進口材料成本昂貴），而本項目采用“863”計劃“全國產(chǎn)材料燃料電池發(fā)電機”成果,，利用國產(chǎn)原材料制備燃料電池電堆,，燃料電池材料供應(yīng)不僅有安全保障，而且還有低成本優(yōu)勢,，可望克服燃料電池高成本的商業(yè)化障礙,。
目前，質(zhì)子交換膜燃料電池的先進制造水平為：電極催化劑載量為0.5毫克/平方厘米（電極）左右，電極性能可以在常壓空氣條件下達到0.62V、1A/cm2 (0.62W/ cm2),。如在批量生產(chǎn)的情況下，1千瓦的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆僅需要使用約2克的Pt催化劑,、0.2平方米的質(zhì)子交換膜、0.4平方米的碳紙擴散層和約0.24平方米模壓雙極板,?？紤]國產(chǎn)燃料電池材料的批量生產(chǎn)，估計能實現(xiàn)的經(jīng)濟指標：1500元/平方米（質(zhì)子交換膜）,、催化劑400元/克（Pt）,、300元/平方米（碳紙）、600元/平方米（模壓石墨板）,。1千瓦全國產(chǎn)材料燃料電池堆的關(guān)鍵材料成本可控制在1500元以下,，這與目前進口材料燃料電池40000元/千瓦的成本相比，國產(chǎn)材料燃料電池堆具有十分誘人的前景,，這一批量生產(chǎn)的經(jīng)濟指標已經(jīng)遠遠低于電站成本要求8000元/千瓦,，距離交通動力500元/千瓦的產(chǎn)業(yè)化目標也為時不遠。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓,、合作生產(chǎn),、合作開發(fā)。
3應(yīng)用說明
4效益分析
5合作方式
