市场运用前景广阔的氢燃料电池技术

　　日前，美国通用、丰田、本田、奥迪和大众5大汽车制造商相继推出了自己设计制造的氢燃料汽车，这种车用氢燃料电池作动力。氢燃料电池的好处主要有：电池用氢氧发生化学反应，仅产生水和热量，不会产生有害的废弃物；风能、核能、煤炭等能源一般不能直接用到汽车上，但可以转化为氢能源供汽车使用；没有传统机动车的暴露式燃烧过程，释放废热少，能减弱温室效应，保护环境。因此，氢燃料电池技术有广阔的市场应用前景，是我国汽车工业创建自主技术和品牌的突破口之一。

??从专利公报看，国外申请人在我国国家知识产权局公开了不少相关文献。例如，乐金电子（天津）电器有限公司的CN03130146.0号文献涉及一种燃料电池反应堆的加热装置。它包括重整器、反应堆，还设有加热部。其中，重整器从供给的燃料中生成氢气；在反应堆中电解质膜的两侧分别设置有燃料极和空气极，向燃料极上供给有在重整器上生成的氢气或含氢气的燃料，同时向空气极上供给有氧气或含氧气的氧化剂，并通过氢和氧的电化学反应产生电和热；加热部将维持反应堆内部的适当温度，并防止反应堆内部的水份冻结。通过设置在反应堆上的加热部，它将反应堆的内部温度维持在设定温度以上，防止在驱动初期不适应大电量使用的问题。日产自动车株式会社的CN02803251.9号文献涉及一种燃料电池系统和方法。它包括：提供有包括氢的气体和包括氧的气体的燃料电池；利用水槽中的水对包括氢的气体和包括氧的气体中的一种或两种进行加温的结构；从燃料电池中收集水的结构，由该结构收集的水返回到水槽；检测大气温度的大气温度传感器以及执行高温控制的控制器，以便当由大气温度传感器检测到的大气温度超过给定温度时增加包括将排出到燃料电池系统外部的蒸汽的废气。新加坡国立大学的CN02826485.1号文献涉及一种可逆储氢法和储氢材料。该材料吸收大量的氢并可作为储氢材料具有多种用途，例如氢燃料电池加工工艺。松下电器产业株式会社的CN200410087896.8号文献涉及一种氢气站和燃料电池系统以及氢气使用费收费装置。它能回收多个燃料电池的阳极排出的未消耗的废氢气。燃料电池系统包括利用有机化合物的改性反应生成富氢的改性气体的氢气站，利用该氢气站提供的所述改性气体发电，同时将所述发电中未消耗的改性气体即废气排出到外部的多个燃料电池，将所述改性气体从所述氢气站引向所述燃料电池用的气体供给配管，以及从所述燃料电池将所述废气引向所述氢气站的废气回收配管。沃尔沃技术公司的CN03804833.7号文献涉及一种产生燃料电池氢燃料的系统。索尼公司的CN01804621.5号文献涉及一种燃料电池。它包括：形成有多个开口的氢气通路形成板，形成有多个开口、质子导体膜的氢电极板，形成有多个开口的氧电极板以及形成有多个开口的空气流通路形成板。这些组成部分按照所述顺序层叠在一起构成一单元燃料电池。氢电极板和氧电极板的周边部分上形成可以选择性切断的互连针。适当地切断某些互连针，通过其他互连针内部连接多个单元燃料电池，因此形成产生所需电动势的燃料电池。

??国内企业也公开了一些相关文献。例如，长沙丰日电气集团有限公司的CN200410046645.5号文献涉及一种氢空气燃料电池催化膜制作方法。在极限真空度小于8×10－4Pa的高真空电场中，以碳纸为正极靶材，以铂条为负极电子枪，用加热线圈为铂条加热软化，铂条电子束在全方位偏转线圈作用下对正极碳纸靶材进行溅射。它的特点是使用磁控真空溅射法，将铂粒子按设定的颗粒大小及溅射在碳纸上的松散度，有序地平铺在碳纸上而不重叠堆积。它使铂用量在使用化学法的0.4mg-0.6mg/cm2降低到小于0.1mg／cm2，而整个生产过程全部用计算机控制，保证了大批量自动化生产的可行性。该公司CN200410046646.X号文献涉及一种氢空气燃料电池的排氢气装置及方法。它包括储水槽、增湿水槽、进水阀、放水阀、排水管、电池、进气管、尾气管、水位传感器等，增湿水槽设于电池的下部，储水槽设于电池的上部，储水槽经进水阀与电池上端的排气罩相连，尾气管连接于电池上的排气罩与增湿水槽之间，进气管的一端插入增湿水槽中，另一端管路上设有气压表、压力调节阀、进气阀，增湿水槽经放水阀、排水管与储水槽相连，增湿水槽与电池下端的进气罩相连，增湿水槽上设有水位传感器。这种氢空气燃料电池的排氢气装置可以去掉现有燃料电池的专用充氮设备，降低电池成本，并解决了干湿变化影响电池使用寿命的问题。台湾亚太燃料电池科技股份有限公司的CN02132092.6号文献涉及一种性能优异、操控性好、重量平衡性佳、行进稳定性好、能源更换容易的电动机车。它包括车体、座椅、由控制器操控的电动机、变速机构、前轮、后轮；车体后方设有形成内部空间的后壳架、踏板区段、形成容置储氢罐承座及储氢罐的内置空间的前导流罩板及罩覆板；于后壳架内部空间内以倾斜角度配置有由储氢罐供应氢气并与电动机连接的燃料电池组；于踏板区段内部空间处设有供应组燃料电池组氧气的鼓风机；储氢罐承座上分别容置储氢罐的储氢罐插置孔槽系以车体轮轴中心线两侧平均分置，以使储氢罐与整体车体、燃料电池组的前、后、左、右配置达到最佳重心位置及重心高度。

??国内科研机构公开了较多的相关文献。例如，中国科学院广州化学研究所的CN200410015407.8号文献涉及一种芳香双硫醚环状齐聚物的开环聚合方法。其工艺过程包括如下步骤：（1）预聚合成型处理：将芳香双硫醚环状齐聚物或与无机填料的共混物，在压力0.5MPa至20MPa下加压压实，之后升温至70℃至170℃，2MPa至10MPa下处理5分钟至50分钟，制成预制件；（2）后聚合：将制成的预制件在150℃至330℃、10MPa至20MPa下进行后聚合，时间为15～300分钟。它提供的方法可以避免制件制备过程中的结构不均一、外观不均匀、应力集中等问题，而且方法简单，成本低廉，操作方便。它可用于核驱动机构线圈绝缘固定材料的聚合反应成型、氢燃料电池双极板的热压成型以及其他压制制件的热聚合成型等。浙江大学的CN200410018395.4号文献涉及一种低温可逆储氢镁基复合材料。它具有较高的储氢量、良好的活化性能和优良的吸放氢动力学性能，可用于制造氢源，便于氢气的提纯和储运，也可用于燃料电池用储氢材料。北京航空航天大学的CN200410086300.2号文献涉及一种用于氢氧燃料电池的催化材料。它将改性壳聚糖膜负载氯化钯或氯化镍材料涂覆在作为负极的电池电极上，在氢氧燃料电池的反应介质——碱性或弱碱性溶液中，具有较好的催化能力，可使电池输出电流增大2倍至5倍。它的壳聚糖膜具有较好的负载能力，且原料成本低，相对催化剂采用铂材料的氢氧燃料电池，其成本低廉，是一种环保型、普通型氢氧燃料电池。清华大学的CN03148174.4号文献涉及一种燃料电池节氢和阳极排水方法。它利用两个/组燃料电池堆工作时氢气消耗而产生的压强形成氢气自然流动，再通过交替送气形成气流脉冲进行阳极排水。其具体做法是由两个/组电池堆匹配为一对工作副，简称电池副，电池副一端每个/组电池堆有进气管通过三通阀与气源相连。电池副的另一端有连通管将两个/组电池堆的阳极气路相连，在连通管上装有一个气-水分离器。它不需氢循环泵，不需频繁放气，氢利用率可达100。

??和其他大多数领域一样，我国自然人公开的相关文献较多。例如，葛永乐等的CN200410016372.X号文献涉及一种水下氢燃料电池动力装置。它由适合水下工作的氢燃料电池堆、液氢系统、液氧系统、水冷却系统和控制系统组成。考虑到液氢液氧在常温下必须随时排放气体，水下氢燃料电池动力装置还可加设挥发气体收集输送管及一台小型燃料电池堆，在主动力装置不工作时，小型氢燃料电池堆24小时长期工作，将排放出来的氢氧消耗掉，产生电能，即可保证安全又可提高氢氧的利用率。龙敏南等的CN200410005733.0号文献涉及一种利用农作物生物质制氢及氢能发电装置。它涉及一种利用农作物秸秆等生物物质的微生物分解及微生物制氢的应用，能将农作物秸秆等分解，并完成制氢、储氢及氢能－电能的转化结合。它设有生物分解装置、发酵制氢装置、反应液后处理装置、水封装置、气体洗脱装置、气体干燥装置、储氢装置、燃料电池。它利用分解微生物将各种农业秸秆和淀粉类物质分解为糖类物质，利用微生物发酵糖类物质产氢，发酵废液通过后处理排放。生物氢通过洗脱后储存于储氢系统，并通过燃料电池将氢能转化为电能或直接供热，可用于各种规模的生物制氢和发电。