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1、质子交换膜燃料电池在电动车辆上的应用 北京绿源公司与清华大学合作推出以压缩氢气为燃料的“京零一号燃料电池轻型客车，2001年4月参加了第三届北京国际电动汽车、清洁汽车展览会。该样车技术参数为：质子交换膜燃料电池；额定功率18kW氢/氧型；驱动电机额定功率35kW，最大功率90kW；无级调速传动系统；最高车速80km/h；最大爬坡度15%；加速时间040km/h，不大于15s；一次加氢气行驶里程大于165km。 五、武汉理工大学从2001年开场，先后开发了1kW燃料电池摩托车、5kW燃料电池高尔夫球车，2003年底开发成功燃料电池电动轿车“楚天一号。2004年底“楚天一号轿车承受了专家组的验收，
2、其最高时速103.6 km/h，燃料电池动力系统设计功率25kW，080km/h加速时间为22s，最大爬坡度20。 PEMFC汽车贸易化存在的挑战 近年来由于PEMFC在全球飞速的开展并获得了宏大的研究成果，PEMFC已经通过了示范阶段并局部到达了贸易化阶段。但是，在它全面贸易化之前的一年内还需要克制很多存在的问题，燃料电池汽车的普及主要存在3个方面的挑战：即高纯氢气的稳定的供给、系统本钱的降低和一些技术问题。 高纯氢气的供给和存储 PEMFC要全面贸易化，就需要有稳定的高纯氢气的供给，然而，目前可用的高纯氢气很少并且在氢气使用方面很长时期内备受争议，它存在一些技术问题难题。 传统的氢气制取技
3、术是碳氢化合物如天然气蒸汽重整，或煤气化技术，然而，这些方法不可防止的存在CO2的排放，这会导致温室效应，另外，产物CO会导致PEMFC中的催化剂严重中毒。开发更加平安并且更高效的储氢系统如气罐、金属氢化物和化学氢化物是很重要的。 为理解决技术难题，对高纯氢气的消费技术做了很多的研究，这包括用风能和太阳能发电来电解水。Jacobson评估了氢气无论采用天然气重整、风能电解还是煤气化等中的哪一种方法制取，假设美国所有的道路车辆换为PEFC，就能显著改善空气质量。根据文献资料，由风能电解水得到的PEFC的氢气在人类安康方面最有上风，每年可以拯救美国37006400个生命，然而，这个结果只适用于美国
4、FCV领域，除了对人类安康有益外，这个技术并不实际。 除了利用风能，PEMFC近期开场研究利用太阳能发电制取氢气，系统构造如图2所示。根据这些文献，需要对电解剂设计和能量流等方面做进一步研究来开发更有效的系统，在这些技术中，有效的电解系统是关键因素，因此近期在全球范围内都在积极开发更有效和更经济的PEMFC的电解系统。 总之，考虑到使用PEMFC带来的社会好处和人类安康，急迫需要开发有效的制氢技术如用风能或者太阳能发电来电解水制氢。 车载氢源目前主要有3种形式 高压气罐储氢 采用先进的玻璃纤维增强铝合金作罐体材料，其储氢压力可达30MPa。 液态储氢 需用绝热性非常好的真空罐,以防止液氢的挥发
5、与泄漏。 金属氢化物储氢 此外，最近研究人员在碳纳米材料和玻璃微球储氢技术上获得了一些打破。 PEMFC系统本钱 目前，PEMFC的本钱约为500600$/kW，一辆质子交换膜燃料电池汽车的总本钱是使用内燃机ICE汽车的10倍。一般质子交换膜燃料电池的本钱由膜、铂催化剂、电极、双极板、外围设备和装配加工等费用组成，其中双极板和含铂的电极约占PEMFC总本钱的80%，为了降低这些本钱，很自然的需要开发更有效和更经济的所有PEMFC的组件。 典型的单电池电压为0.60.7V，电流密度为0.30.6A/cm2，也就是功率密度在2kW/m2以上，然而，电堆栈的性能要比单个电池的性能差。根据分析，采用大
6、规模消费PEMFC的本钱就会降低到内燃机程度，同时双极板和MEA的本钱占堆栈的主要局部，因此要进一步加深降低这两个部件本钱的研究，另外，还要重点开发本钱低且与全氟磺酸膜质子传导率一样的新的质子交换膜。 存在的技术问题 除了上述提到的氢气供给和质子交换膜的本钱两大方面外，在PEMFC系统中还存在一些技术问题，这包括水热治理、从单电池到堆栈参数的测量、流场设计、燃料处理、阳极铂的CO中毒、MEA构造和阴极的极化等。然而，根据PEMFC目前的技术状况，这些技术问题将会在最近几年可得到解决。 完毕语 燃料电池技术由于其高效、环保等特点，在电动车辆上具有很大的应用前景。目前，国际上燃料电池车辆已经从示范阶段开展到局部贸易化阶段，在某些技术获得了很大的打破。然而，燃料电池汽车全面贸易化还存在很多方面的挑战，如氢气的供给、系统本钱的降低和一些技术问题。