Achievements
作為一種清潔、高效的能量轉換裝置，質子交換膜燃料電池的理論比能量高達32940Wh/kg（在地面上使用時可不計空氣的質量），是各種電化學電池體系中的理論比能量“絕對冠軍”，而且功率密度高、電流密度大，是最先進的能量轉換技術之一。現(xiàn)在世界各國正在加速其在民用領域的產品開發(fā)。利用質子交換膜燃料電池國產關鍵原材料，創(chuàng)新膜電極制備方法（“熱定型”CCM制備法）和優(yōu)化制備工藝，開發(fā)出了高性能、大面積的國產材料膜電極批量制備技術。并在模塊化燃料電池設計和計算機模擬仿真的基礎上，研制出了空冷、自增濕式質子交換膜燃料電池發(fā)電機。該成果獲得全國第十九屆發(fā)明展覽會發(fā)明金獎。
空冷、自增濕式質子交換膜燃料電池發(fā)電機，主要由燃料電池、供氣軸流風扇、陽極間歇式排氣電磁閥、DC/DC穩(wěn)壓器和控制電路板等組成，燃料電池采用陰極與大氣貫通的開放設計和高效的自增濕專利技術，能實現(xiàn)寬功率范圍的自增濕發(fā)電。在電化學發(fā)電過程中，無需進行復雜的熱管理和對反應氣體進行預加濕，大大地減化了系統(tǒng)結構，提高了系統(tǒng)比功率（265W/kg、211W/L），并降低了成本，是一種實用性很強的新能源發(fā)電機。該發(fā)電機采用普氫燃料，發(fā)電效率可達到50%以上，功率密度可達到300mW/cm2以上，無污染。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應用前景。
燃料電池發(fā)電機技術指標：
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性能： |
額定功率 |
30W/cell |
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額定電流 |
60A |
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DC電壓 |
550mV/cell |
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峰值電流 |
80A |
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燃料： |
普氫 |
電解法制備 |
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壓力 |
0.1~0.5atm |
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流量 |
~326mL/min.cell |
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氧化劑/冷卻劑: |
共用 |
空氣 |
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流量 |
50L/cell |
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溫度: |
操作溫度 |
-20~50℃ |
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起動溫度 |
≥-10℃ |
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起動時間: |
啟動至滿功率 |
5秒 |
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物理特征(43-cell Stack): |
長×寬×高 |
280×220.5×100mm |
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質量 |
4.9kg |
上圖：1.3千瓦 空冷、自增濕式燃料電池發(fā)電機 (43 cells)
經過近十年來的電動汽車、分布式電站、電源等領域的廣泛示范應用（燃料電池已經在航天、軍事上得到應用，燃料電池備用電源和燃料電池家用電站正在開始商業(yè)化），質子交換膜燃料電池技術的成熟度已經逐漸被用戶所接受。目前，其商業(yè)化主要問題是成本較高（采用進口材料成本昂貴），而本項目采用“863”計劃“全國產材料燃料電池發(fā)電機”成果，利用國產原材料制備燃料電池電堆，燃料電池材料供應不僅有安全保障，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。
本項目屬新能源發(fā)電機領域。在分布式電站、交通動力和便攜式電源方面具有廣泛的應用前景。
目前，質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)。如在批量生產的情況下，1千瓦的質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。考慮國產燃料電池材料的批量生產，估計能實現(xiàn)的經濟指標： 1500元/平方米（質子交換膜）、催化劑400元/克（Pt）、300元/平方米（碳紙）、600元/平方米（模壓石墨板）。1千瓦全國產材料燃料電池堆的關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26000元/千瓦的成本相比，國產材料燃料電池堆具有十分誘人的前景，這一批量生產的經濟指標已經遠遠低于電站成本要求8000元/千瓦，距離交通動力500元/千瓦的產業(yè)化目標也為時不遠。
技術轉讓 合作生產 合作開發(fā)
