鉅大LARGE | 點擊量:2250次 | 2020年08月06日
燃料動力電池 從化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化
燃料動力電池,一種發(fā)明于1839年的電池技術(shù),在科學(xué)家們的不懈努力下得到快速發(fā)展,成為人類應(yīng)對化石能源枯竭和環(huán)境污染問題雙重挑戰(zhàn)的有效途徑之一。
燃料動力電池是一種將燃料(氫氣、甲醇、金屬鎂/鋁/鋅等)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置,可以采用氣體(氫氣、天然氣等)、液體(甲醇、乙醇等)和固體(金屬鎂、鋁、鋅)等作為燃料。它的工作方式與燃油(汽、柴油)發(fā)電機相同,燃料儲存在電池的外部,因此它沒有傳統(tǒng)一次/二次電池額定容量的限制,發(fā)電容量僅取決于所供應(yīng)的燃料,只要不斷供給燃料就能持續(xù)穩(wěn)定對外發(fā)電。從發(fā)電原理看,燃料動力電池沒有燃油發(fā)電機那樣的高溫“燃燒”過程,而是通過高效的電化學(xué)反應(yīng)將燃料的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。因此,燃料動力電池兼具傳統(tǒng)一次/二次電池和燃油發(fā)電機的優(yōu)點,其發(fā)電效率通常為傳統(tǒng)燃油發(fā)電機的2-3倍,是一種高效的電化學(xué)“發(fā)電機”,被譽為“21世紀(jì)理想的發(fā)電技術(shù)”,可廣泛用作移動電源、動力電源、分布式電站等。
中科院大連化物所是國內(nèi)最早開展燃料動力電池技術(shù)的研究機構(gòu),從事燃料動力電池的研究和開發(fā)已有逾40年的歷史。經(jīng)過40多年特別是最近幾年的快速發(fā)展,大連化物所在燃料動力電池領(lǐng)域有了很好的技術(shù)積累和人才儲備。大連化物所在上世紀(jì)70年代成功研發(fā)了兩種型號的航天用堿性燃料動力電池系統(tǒng)。2000年首次將燃料動力電池動力系統(tǒng)應(yīng)用于我國第一臺燃料動力電池中巴車,先后在2008年北京奧運會、2009年美國加州燃料動力電池車示范項目、2010年上海世博會及新加坡世青賽示范應(yīng)用。近年來,該所開展了燃料動力電池關(guān)鍵材料、核心部件、系統(tǒng)集成、產(chǎn)品開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定全鏈條創(chuàng)新,開發(fā)了系列氫燃料動力電池、甲醇燃料動力電池和金屬燃料動力電池產(chǎn)品和工程樣機,并在國內(nèi)首次將燃料動力電池應(yīng)用于移動電源、無人/有人駕駛飛機動力電源、應(yīng)急儲備電源等,牽頭制定了20余項國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),引領(lǐng)帶動了我國燃料動力電池戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
當(dāng)前,在我國大力發(fā)展以新能源汽車為代表的新興技術(shù)的時代背景下,燃料動力電池技術(shù)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。然而,燃料動力電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍需解決電池成本、可靠性、耐久性和基礎(chǔ)性配套設(shè)施等科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題,要科研機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界、政府部門的協(xié)力配合不懈努力。