鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1773次 | 2018年09月28日
鋁燃料電池的重大進(jìn)展介紹
世界上第一個燃料電池是威廉·格羅夫（WilliamGrove）1939年發(fā)明的，至今已有78年的歷史，經(jīng)這些年的發(fā)展，已從單體鋁燃料電池發(fā)展到有各種實(shí)用價值的電源（供電系統(tǒng)），如德陽東深新能源科技有限公司的堆砌式發(fā)電站和車載移動電站等。電池陽極為發(fā)生氧化反應(yīng)的鋁板，是電子流出的電極，陰是指發(fā)生還原反應(yīng)的電極，是電子流入的電極。
中國鋁燃料電池的發(fā)展
世界上鋁燃料電池的較大規(guī)模研發(fā)始于上世紀(jì)60年代的美國，上世紀(jì)70年代他們集中于航海航標(biāo)燈、礦井照燈等電源用電池的研究；上世紀(jì)80年代加拿大鋁電源公司（AluminumPower）采用鋁合金陽極和有效的空氣（氧）電極制成的電池體系在便攜式電源、備用電源推向市場，為鋁燃料電池的商化應(yīng)用作出了很大貢獻(xiàn)；2014年6月國外媒體報道了美國鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司（Phinergy）聯(lián)合研發(fā)的動力鋁燃料裝置在汽車上進(jìn)行路況試跑，續(xù)航里程達(dá)1600km的世界紀(jì)錄，在燃料電池發(fā)展史上具有里程碑意義，為動力鋁燃料電池的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，使菲涅金公司成為世界鋁燃料電池的領(lǐng)跑者。這種鋁燃料電池系統(tǒng)陽極由50塊鋁板組成，每塊質(zhì)量500g，總質(zhì)量25kg，每一塊鋁板提供的電力可使電動汽車行駛32km。2014年2月，美國鋁業(yè)公司與菲涅金公司就鋁燃料電池的進(jìn)一步開發(fā)簽訂了合作協(xié)議，并于6月初在加拿大蒙特利爾一級方程式賽道上對鋁燃料電池電動汽車進(jìn)行了試駕，計劃于2017年實(shí)現(xiàn)電動汽車專用鋁燃料電池批量生產(chǎn)，推向世界市場。
中國對鋁燃料電池研發(fā)始于上世紀(jì)90年代，現(xiàn)已成為世界最大的鋁燃料電池研發(fā)與生產(chǎn)國，但研發(fā)技術(shù)與美國、以色列相比還有一些差距。中國從事相關(guān)技術(shù)研究的單位主要有中國科學(xué)院過程工程研究所、大連物理化學(xué)研究所、船舶重工712所、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)、天津大學(xué)、北京有色金屬研究總院、四川德陽東深新能源科技有限公司、臺州非常新能源科技有限公司、云南冶金集團(tuán)創(chuàng)新金屬燃料電池股份有限公司等。截至2016年中國生產(chǎn)新能源動力電池的大大小小企業(yè)約有150家。
東深新能源科技有限公司
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該公司成立于2011年10月，位于四川省德陽市旌陽區(qū)高新產(chǎn)業(yè)區(qū)，國家高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主知識及歐盟、美國發(fā)明專利多項(xiàng)，目前國內(nèi)唯一《鋁-空氣金屬料發(fā)電堆》標(biāo)準(zhǔn)備案企業(yè)，與美國UL總部、香港生產(chǎn)力促進(jìn)局（HKPC）共同制定了鋁燃料電池UL國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)鋁燃料電池產(chǎn)業(yè)化企業(yè)之一，使中國鋁燃料電池的研發(fā)及市場化取得重大進(jìn)展。
東深新能源科技有限公司自2011年成立以來，取得的階段性成就有：2012獲得《燃料電池的結(jié)構(gòu)和制備方法》專利轉(zhuǎn)讓；2013年制成50kW鋁燃料發(fā)電機(jī)樣機(jī)；2014年核心材料和關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破；2015年新能源汽車動力電池系統(tǒng)大功率鋁燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目列入省科技廳支撐計劃，鋁燃料電池不間斷電源系統(tǒng)（UPS）被省經(jīng)委和省財政廳認(rèn)定為四川省重大技術(shù)裝備省內(nèi)首臺（套）產(chǎn)品；2016年《大功率鋁燃料電池系統(tǒng)》獲PCT（專利合作協(xié)定）歐盟授權(quán)英、法、德、意生效；2016年與中國鐵塔集團(tuán)簽訂1000臺基站不間斷電源系統(tǒng)合同，實(shí)現(xiàn)了鋁燃料電池的商業(yè)化生產(chǎn)。
當(dāng)下，東深新能源科技有限公司生產(chǎn)鋁燃料電池系統(tǒng)有兩大類：容量型（STK-X），主要適用于不間斷電源，容量大，比功率小，應(yīng)用于通訊基站、移動式充電樁、智能微電網(wǎng)等；功率型（FMG-X），這種電源功率大，容量小，主要用作牽引動力，應(yīng)用于車輛、特種航天器、艦船等。
2017年2月24日，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長陳全訓(xùn)、副會長文獻(xiàn)軍等一行在考察德陽東深新能源科技有限公司時興奮地說：“你們做了一件非常有意義的事情，鋁燃料電池理論性的探討走到了產(chǎn)業(yè)化，這是新能源革命突破，你們是開拓者。”陳全訓(xùn)對該公司寄予厚望，他對公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)說：“鋁燃料電池是個好項(xiàng)目，但要形成商品化、市場化將有大量事情要做，你們是開拓者，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會將支持你們的產(chǎn)品開發(fā)和推廣應(yīng)用，充分利用我們協(xié)會的優(yōu)勢，為你們提供幫助，今后我們要繼續(xù)跟蹤，希望你們的事業(yè)成功發(fā)展?！?/p>
非常新能源科技有限公司（SUPER）
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
該公司位于浙江省臺州市，在研發(fā)鋁燃料電池領(lǐng)域取得驕人的業(yè)績，已開發(fā)出各種大中小型電源投入市場，與北京大學(xué)、臺州市政府合作成立了“臺州市非常金屬燃料電池研究中心”，致力于提升鋁燃料電池系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、開發(fā)混合系統(tǒng)并應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域以及新的金屬燃料電池系統(tǒng)等研究。
公司生產(chǎn)的多項(xiàng)鋁燃料電池參加了2016美國拉斯維加斯展覽。擁有一系列核心技術(shù)：鋁合金電極的制備，陽極自腐蝕的抑制與鈍化抑制及放電活性的提高；氧還原催化材料的制備及空氣擴(kuò)散電極的連續(xù)化生產(chǎn)；含活性添加劑電解液的制備與電解液處理系統(tǒng)，可以抑制陽極腐蝕，減少極化，提高電池效率；電解液循環(huán)系統(tǒng)、空氣流通保障系統(tǒng)和電池組熱管理系統(tǒng)；電池系統(tǒng)機(jī)械式再充電，合金陽極放電后機(jī)械換新；放電產(chǎn)物和電解液集中再生處理，制備高純納米氧化鋁，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物價值提升，所有物質(zhì)循環(huán)再利用。
采用新型催化劑配方制備空氣電極，成本低、性能高，其單位面積放電密度已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，填補(bǔ)了該類產(chǎn)品的國內(nèi)空白。2013年率先建成國內(nèi)首條連續(xù)化空氣電極生產(chǎn)線。
公司獲得10余項(xiàng)發(fā)明專利，擁有國內(nèi)和國際專利授權(quán)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系。利用電化學(xué)方法將發(fā)電產(chǎn)物制成高附加值納米級氧化鋁，或?qū)⑹巧a(chǎn)納米級氧化鋁的全新革命性技術(shù)，已在特種領(lǐng)域獲得應(yīng)用，榮獲全軍科技進(jìn)步三等獎。
云南冶金集團(tuán)創(chuàng)能金屬燃料電池股份有限公司
創(chuàng)能公司自主研發(fā)鋁燃料電池關(guān)鍵材料及其制備技術(shù)填補(bǔ)了云南省在此領(lǐng)域的空白：空氣極成本低，而且使用壽命長達(dá)7000h，達(dá)到國際領(lǐng)先水平；自主生產(chǎn)的特種鋁合金陽極板不但生產(chǎn)成本低，而且其性能可與奧科寧克鋁業(yè)公司的高純鋁板相媲美；電解液性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)了廢電解液綜回收制備高附加值超細(xì)氧化鋁粉、阻燃劑等多種產(chǎn)品的生產(chǎn)；產(chǎn)品獲得授權(quán)專利4項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)；已建成20MW鋁燃料電池組裝生產(chǎn)線，主導(dǎo)產(chǎn)品為隨身電源、大中型備用電源、動力電源、輔助材料等，電源產(chǎn)品生產(chǎn)能力可達(dá)20萬臺/年。
鋁燃料電池發(fā)展趨勢
當(dāng)前全世界動力電源研發(fā)單位與生產(chǎn)企業(yè)都把力量投放于燃料電池，而鋁燃料電池的開發(fā)又是重中之重，因?yàn)殇X燃料電池具有可比擬的諸多優(yōu)點(diǎn)：鋁的資源豐富，價格合理，鋁燃料電池制造成本約為500元/kWh，是鋰離子電池生產(chǎn)成本4000元/kWh的1/8；用于汽車上，運(yùn)行成本與燃油汽車的相當(dāng)或更低一些，鋁燃料電池汽車百公里約消耗3kg鋁、5L水與電解液，運(yùn)行成本約59元，而一般乘人車的油耗約8L/100km，按7.63元/L計算約合61元；續(xù)航能力高于鋰離子電池，鋁燃料電池比能量可達(dá)到350Wh/kg~500Wh/kg，是鋰離子電池120Wh~150Wh/kg的3倍，因此在同等質(zhì)量時，鋁燃料電池攜帶電量為鋰離子電池的3倍，續(xù)航里程也是鋰離子電池的3倍；更換方便，鋁燃料電池消耗的是鋁及水，運(yùn)行過程中只需要換鋁板與加適量水，操作簡便；綠色環(huán)保，鋁燃料電池運(yùn)行期間主要副產(chǎn)物是Al（OH）3，不但對環(huán)境無害，而且可回收，制成納米級Al2O3粉；絕對安全，不會產(chǎn)生燃燒爆炸。
國外簡況
奧科寧克鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司在開發(fā)鋁燃料電池方面居世界領(lǐng)先水平，為此領(lǐng)域技術(shù)與制造工程的領(lǐng)跑者。日本豐田汽車公司研究院（ToyotaResearchInstitute）將與美國斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院（MIT）、密歇根大學(xué)、紐約州立水牛城大學(xué)、康涅狄格大學(xué)以及英國的伊利卡（Ilika）研究所等合作研發(fā)基于人工智能（AI）的新能源電池材料。
中國工信部對汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定方案
2017年4月，國家工信部、發(fā)改委、科技部、財政部等有關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)出臺《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》（以下簡稱《行動方案》）。《行動方案》提出分三個階段推進(jìn)我國動力電池發(fā)展：2018年，提升現(xiàn)有產(chǎn)品性價比，保障高品質(zhì)電池供應(yīng)；2020年，基于現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的新一代鋰離子動力電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；2025年，采用新化學(xué)原理的新體系電池力爭實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革和開發(fā)測試。
《行動方案》提出了5個方面的發(fā)展目標(biāo)：大幅提升產(chǎn)品性能，2020年動力電池系統(tǒng)比能量力爭比現(xiàn)有水平提高一倍達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，2025年動力電池單體比能量達(dá)到500Wh/kg；二是產(chǎn)品安全性滿足大規(guī)模使用需求，實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全生產(chǎn)和使用；三是產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理有序發(fā)展，2020年行業(yè)總產(chǎn)能1000億Wh、形成產(chǎn)銷規(guī)模400億Wh以上的龍頭企業(yè)；四是關(guān)鍵材料及零部件取得重大突破，2020年形成具有核心競爭力的創(chuàng)新型骨干企業(yè)；五是高端裝備支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2020年實(shí)現(xiàn)裝備智能化發(fā)展、制造成本大幅降低。
《行動方案》提出了實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的9項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)：建設(shè)動力電池創(chuàng)新中心，實(shí)施動力電池提升工程，加強(qiáng)新體系動力電池研究，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，加快建設(shè)完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)測試分析和評價能力建設(shè)，建立完善安全監(jiān)管體系，加快關(guān)鍵裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
《行動方案》的出臺對加快推動我國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展將起到巨大作用。
