空氣燃料電池一種現(xiàn)實(shí)而新穎的汽車(chē)動(dòng)力——

鋅空氣燃料電池

編前：隨著第四屆上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)和2002中國(guó)（北京）國(guó)際電動(dòng)車(chē)展覽會(huì)的相繼召開(kāi)，在這2個(gè)會(huì)議上出盡風(fēng)頭的電動(dòng)汽車(chē)將人們的目光再次聚焦在電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、燃?xì)馄?chē)這些非傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)上。那么國(guó)內(nèi)外在這些方面有什么新的進(jìn)展呢？以下的內(nèi)容相信可以讓您對(duì)此有個(gè)大致的了解。

本報(bào)記者王文昭

汽車(chē)中沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)、汽缸、變速箱，也沒(méi)有排氣管，代之以電機(jī)、控制器和一疊疊的鋅空氣金屬燃料動(dòng)力電池。這不是憑空想象，而是記者在第二屆中國(guó)國(guó)際電動(dòng)車(chē)博覽會(huì)看到的事實(shí)，這就是博信電池（上海）有限公司攜浙江大學(xué)電力電子應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程研究中心電動(dòng)汽車(chē)室在展會(huì)上展出的全世界第一輛鋅空氣金屬燃料電池轎車(chē)。想象一下，如果這種車(chē)的技術(shù)能夠推廣開(kāi)，也許若干年后，在中國(guó)的街道上，即使是最低檔的轎車(chē)都將沒(méi)有那讓人厭煩的引擎噪聲，而引擎噪聲將只屬于賽車(chē)場(chǎng)！

專(zhuān)家認(rèn)為，發(fā)展電動(dòng)車(chē)是中國(guó)在汽車(chē)整車(chē)研發(fā)中趕上和超過(guò)世界先進(jìn)水平的惟一希望。

據(jù)浙江大學(xué)電動(dòng)汽車(chē)室副主任陳立銘教授介紹，電動(dòng)車(chē)的四大構(gòu)件中，車(chē)架、控制器、電機(jī)已經(jīng)不是問(wèn)題，惟獨(dú)電池是一大瓶頸。國(guó)際上現(xiàn)有的解決方案有三種：常規(guī)蓄電池（如鉛酸、鎳氫和鋰離子電池），電動(dòng)與汽油混合動(dòng)力以及氫氧、鋁空氣、鋅空氣等燃料電池。

陳教授介紹說(shuō)，在常規(guī)蓄電池中，鋰離子電池的呼聲最高，它的能量密度大，但是性?xún)r(jià)比、安全性差，用作車(chē)用動(dòng)力電池易燃易爆，而且，現(xiàn)有的鋰離子電池工藝不成熟，所以不大可能大規(guī)模推廣；在燃料電池中，氫氧燃料電池是最好的，因?yàn)槿驓溲趸镌诤Ｋ?、植物等中大量存在，不存在原料缺乏?wèn)題，但是儲(chǔ)氫困難以及催化劑鉑全球儲(chǔ)量極低等因素，使之在20-30年內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；在金屬燃料電池中，鋁空氣電池和鋅空氣電池最有前景，鋁空氣電池潛在的重量能量比是鋅空氣電池的兩倍，但是氧化鋁的電解還原過(guò)程極其耗電，民用前景微乎其微；相比最常用的鉛酸電池，鋅空氣燃料電池的重量能量它的5倍?！皩?shí)際使用中，每公斤鉛酸電池大約能提供40瓦時(shí)電量，鋅空氣電池能提供200瓦時(shí)。而且，鋅空氣電池的潛在重量能量比可以在短時(shí)間內(nèi)翻一番。即便如此，距離1350瓦時(shí)的理論值，還有的很大發(fā)展空間?！标惤淌诳隙ǖ卣f(shuō)。從技術(shù)角度出發(fā)，相同單位重量的鋅空氣電池的電容量理論上比其它電池高出數(shù)倍，不過(guò)它也有缺陷，只有在配方及工藝方法合適的情況下，鋅空氣電池才能發(fā)揮出高功率。

說(shuō)了這么多，鋅空氣電池究竟是何妨神圣呢？不同于常規(guī)的蓄電池，鋅空氣電池是金屬燃料動(dòng)力電池的一種，它以經(jīng)過(guò)類(lèi)似“膨化”處理的鋅板為陽(yáng)極，以空氣等為陰極，氫氧化鉀作為電解液，使鋅高強(qiáng)度氧化，蘊(yùn)含的高電位差產(chǎn)生高能量。經(jīng)過(guò)處理的鋅板，在空氣中放置幾分鐘，鋅板會(huì)變得像燃燒一樣“通紅”，蘊(yùn)含能量可見(jiàn)一斑。鋅空氣電池不必充電，用戶(hù)可以在“換電站”就近更換。

就大家都關(guān)心的使用成本問(wèn)題，記者采訪了博信公司的楊宇強(qiáng)董事長(zhǎng)，他介紹說(shuō)，單獨(dú)地看，鋅空氣電池的制造成本只是同等鋰離子電池的1/7～1/6；如果1輛車(chē)按使用5年計(jì)算，平均下來(lái)，鋅空氣電池每度電的成本與鉛酸電池接近。在展會(huì)上展出的這輛車(chē)的行駛里程超過(guò)200公里，接近一般轎車(chē)在市區(qū)內(nèi)一天的里程。

那么這種汽車(chē)能不能投入批量生產(chǎn)呢？陳立銘教授認(rèn)為，如果國(guó)家能投一部分錢(qián)成立聯(lián)合體，博信公司可以?xún)?yōu)化電池結(jié)構(gòu)、供氧和通風(fēng)，浙大可以?xún)?yōu)化電路，那樣就可以為北京奧運(yùn)會(huì)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的零污染電池巴士。陳教授斷言：“因?yàn)橹袊?guó)重視電動(dòng)車(chē)的發(fā)展，現(xiàn)在各種條件表明，電動(dòng)車(chē)首先有可能在中國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)?！睏疃麻L(zhǎng)也認(rèn)為，鋅空氣電池不一定能取代汽油，但是一旦其成功上市，鉛酸電池的市場(chǎng)壽命將在二到五年內(nèi)結(jié)束。

背景鏈接

我國(guó)電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)的歷史與現(xiàn)狀

我國(guó)的燃料電池研究始于1958年，電子工業(yè)部天津電源研究所最早開(kāi)展了MCFC研究。70年代在航天事業(yè)的推動(dòng)下，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功千瓦級(jí)AFC。“七五”期間，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所1990承擔(dān)了中科院pEMFC研究任務(wù)；1993開(kāi)始進(jìn)行直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（DMFC）的研究。電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所于1991年研制出由7個(gè)單電池組成的MCFC原理性電池?！鞍宋濉逼陂g，中科院大連化物所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所及清華大學(xué)等國(guó)內(nèi)十幾個(gè)單位進(jìn)行了與SOFC有關(guān)的研究。

我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)已有較長(zhǎng)時(shí)間的歷史，"八·五"期間就實(shí)施了電動(dòng)汽車(chē)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)這一段時(shí)間的開(kāi)發(fā)實(shí)踐，在電機(jī)及其控制、電池與電池管理系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)設(shè)計(jì)、充電機(jī)等配套設(shè)施開(kāi)發(fā)方面都積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，尤其在純電動(dòng)大巴車(chē)及關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化方面。

“九五”期間，我國(guó)完成了電動(dòng)轎車(chē)先導(dǎo)車(chē)的研制和全新電動(dòng)轎車(chē)（概念車(chē)）的開(kāi)發(fā)。在電機(jī)控制、車(chē)輛管理、電池管理等多項(xiàng)電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究方面均有所突破。完成了電動(dòng)輕型客貨車(chē)和電動(dòng)輕型客車(chē)的改裝車(chē)的開(kāi)發(fā)，建成了我國(guó)唯一的國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)示范區(qū)。完成了亟需的16項(xiàng)電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)的制定和審查工作。

“九五”期間，科技部將“燃料電池技術(shù)”“高性能動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目列入國(guó)家“863”計(jì)劃。