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燃料电池商业发展的关键在于氢能的储存
作者:吕荣洁 评论(0) 标签:
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除了能使设备的续航时间延长10倍外,燃料电池还将为数十亿人进入电力时代奠定基础。

这并非是一句空话。当前,燃料电池正处于从技术开发向商业运作过渡的时期。

而其中,凭借着更长的供电时间、省略充电的等待以及不须与电网连接的特性,微型燃料电池释放了行动装置的潜能,也为大量商业应用开启了无限可能性。根据分析师的研究,微型燃料电池将在不久的未来可望为消费性电子提供诸多成功机会。UL小型电池与微型燃料电池首席工程师梁坤正表示,UL的安全认证可以提高消费者的认可度和接受度,进而加速微型燃料电池在全球化市场中的应用。

 

氢能的理想转化装置

据梁坤正介绍,氢能和燃料电池有助于解决能源安全和环境问题,因此氢作为载能体逐渐替代石油是人们提出的“后石油时代”移动能源的解决方案之一。氢除了可以通过化石能源制备之外,还可由生物能、风能、太阳能、水利能等可再生能源或者核能转化而来。而燃料电池是氢的理想转化装置,是氢能利用的关键技术。

氢能在无人机、汽车、工厂、住宅供电等方面都有着极大的需求和应用前景,甚至在未来有望取代现有的石油经济体系,进入“氢经济”时代,成为人类生活必不可少的能源。

氢燃料电池主要有高效能、环保这两大优势。其发电效率通常能达到32%~70%。以民用无人机为例,目前市面上的多旋翼无人机主要采用锂聚合物电池作为主要动力,续航能力一般在20分钟至30分钟之间,因技术方面不同而有所差别,大部分续航时间都在45分钟以内;而以氢燃料电池为动力系统的旋翼机,续航时间超过4.5小时。

此外,燃料电池排出的气是水蒸气,对环境的影响可忽略不计。随着全球工业化进程的不断加快,化石燃料消耗量日益增长,环境污染问题也越来越受到关注。梁坤正说:“氢气来源广泛,可再生,有望成为清洁燃料的替代品。”

事实上,燃料电池的发展已经历时多载了,但一直没有被商业化应用。

近年来,由于系统整合以及材料科学的突破,燃料电池的性能、寿命、成本这三个“老大难”问题正在被逐步解决,使得燃料电池的商业化成为可行。随着氢燃料电池技术的进步,近几年来全世界范围内燃料电池产品的出货量也在不断增长。

下一代的手持式电源——微型燃料电池,凭借其更长的供电时间等特性,足以持续支持手持式设备的进化,为大量商业应用开启了无限可能性

如微型燃料电池的容量可容许最新型的移动电话持续使用一个星期。简单来说,对微型燃料电池仅需更换燃料匣就会如同换上新电池一样,使得手持式设备可以再拥有同样的长时使用时间。如此既省去了过去必须的漫长充电时间,也省略了随处寻找可供充电插头/插座的窘境,这项创新新科技无疑地帮助了行动装置获得了真正的自由。

10年来无论是日本、韩国等亚洲国家,还是美国、德国等欧美国家,都十分重视燃料电池,加大马力进军这一产业,尤其是积极抢占标准这一产业制高点。由此,燃料电池逐渐形成了一个新兴的产业。

中国也在加快燃料电池的市场化步伐,积极培育以储氢罐、加氢站、输氢管道等为标志的氢经济或氢产业。今年6月初,国家发改委、能源局发布了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,也提出了新能源发电、电气设备等领域的多项高端技术发展规划。

 

重要的标准规范

2015年,燃料电池汽车投放市场、燃料电池固定式发电进入商业化运营模式以及不断开拓燃料电池在便携式、微型领域的商业化发展道路,被业内人士认为是燃料电池的产业化元年。

氢燃料电池虽看上去很美,但是据梁坤正介绍,氢能的大规模商业应用还有待解决一些关键问题。

首先是廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源,它的制取不但需要消耗大量的能量,而且目前制氢效率很低,因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。

其次是安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸,因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。梁坤正认为:燃料电池商业发展的关键在于氢能的储存。这部分除了基础的材料与设计之外,最好要有安全标准的确认,或者直接将各个产业所产生的副产品(氢气)拿来应用。当我们对氢能或者燃料电池的应用熟悉后,接下来的发展是无可限量的。”

标准规范成为其产业化发展路上至关重要的一环。IEC(国际电工委员会)专门成立了IEC/TC105(国际电工委员会燃料电池标准化技术委员会),负责燃料电池的国际标准制定,目前国际上针对燃料电池的通用标准是IEC 62282,其适应性与权威性毋庸置疑。

IEC 62282-6-100IEC的微型燃料电池标准,而电池安全专家──UL作为全球第一个官方认可的CB测试实验室,可对氢燃料电池的压力差、振动、温度循环、高温暴露、压缩负载等进行测试,测试也包含了燃料电池在正常运作时,其表面、组件以及排出气体的温度量测,以确保温度不超过安全使用范围。另外,在各项测试完成之后,UL会确认危险燃料(如是否有毒性或腐蚀性)没有泄漏,同时危险气体(如可燃)的逸散也在衡量的范围内。并可提供IEC 62282-6-100CB报告与证书。不仅如此,在IECEE CB体系中,UL亦因电池安全的成就而被视为领袖成员。在全球范畴中,UL拥有四个NCB以及超过50CBTL

据梁坤正介绍,针对这项创新应用的产品,UL目前可以提供ULIEC两种认证,其皆能依据客户的需求量身打造:UL 2265A手持式甲醇燃料电池标准和UL 2265C手持式硼氢化合物燃料电池标准。除了根据标准提供服务,UL也乐于与制造商合作,发展适用于其燃料与产品的新标准。


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