中國質子交換膜燃料電池的發展現狀分析

    鋰電世界  20世紀60年代，美國首先將PEMFC用于Gemini宇航飛行。伴隨著全氟磺酸型質子交換膜碳載鉑催化劑等關鍵材料的應用和發展，80年代，PEMFC的研究取得了突破性進展，電池的性能和壽命大幅提高，電池組的體積比功率和質量比功率分別達到1000W/L、700W/kg，超過了DOE和PNGV制定的電動車指標。90年代以來，基于質子交換膜燃料電池高速進步，各種以其為動力的電動汽車相繼問世，至今全球已有數百臺以PEMFC為動力的汽車、潛艇、電站在國內外示范運行。表4-4-1列出了國內外開發的幾種燃料電池汽車的主要性能指標，性能完全可以與內燃機相媲美。
　　表4-4-1 國內外開發的幾種燃料電池汽車的主要性能指標
　　ChaoYue3（中國）
　　Fokus FCV（福特）
　　Hydrogen 3（通用）
　　Power
　　50kW+15Ah
　　75kW
　　75kW
　　Motor Power
　　65kW（max）
　　70kW（max）
　　70kW（max）
　　Max Speed
　　122km/h
　　128km/h
　　140km/h
　　Acceleration
　　19(0~100)
　　15(0~100)
　　15(0~100)
　　Climb
　　>20%
　　>20%
　　>20%
　　Rang
　　230km
　　250km
　　400km（liq. H2）
　　Fuel Consumption
　　1.12kg/100km
　　1.76kg/100km
　　1.75kg/100km
　　
    由于質子交換膜燃料電池高效、環保等突出優點，引起了世界各發達國家和各大公司高度重視，并投巨資發展這一技術。美國政府將其列為對美國經濟發展和國家安全至為關鍵的27個關鍵技術領域之一；加拿大政府將燃料電池產業作為國家知識經濟的支柱產業之一加以發展；美國三大汽車公司（GM，Ford ,Chryster）、德國的Dajmier-Benz、日本的Toytomotor等汽車公司均投入巨資開發PEMFC汽車。
    處于領先地位的加拿大Ballard公司已經開始出售商業化的各種功率系列的PEMFC裝置。
    在我們有中國科學院大連化學物理研究所、清華大學、上海空間電源研究所、上海神力等很多單位在開展PEMFC的研究，并取得了長足進展，接近國外先進水平。就技術而言，千瓦級的PEMFC技術已基本成熟，阻礙其大規模商業化的主要原因是燃料電池的價格還遠遠沒有達到實際應用的要求，影響燃料電池成本的兩大因素是材料價格昂貴和組裝工藝沒有突破，例如使用貴金屬鉑作為催化劑；昂貴的質子交換膜及石墨雙擊板加工成本等，導致目前PEMFC成本約為汽油、柴油發動機成本（50$/kW）的10~20倍。PEMFC要作為商品進入市場，必須大幅度降低成本，這有賴于燃料電池關鍵材料價格的降低和性能的進一步提高。