八院811所开发新型能源纪实

发布时间:2008-07-04

  人类对地球资源的大规模开发利用,已使其越发匮乏,甚至面临枯竭的局面。如何实现可持续发展,共同构建资源节约型和环境友好型社会,是当今世界必须直面的重大课题。八院所属的811所作为航天高科技行业的专业电源研究所,已在燃料电池氢能领域迈出了一大步。上海市科委还将该项目列入上海市未来城市战略发展的重大专项课题,并给予了财力支持。目前,该项目已申请并获得13项国防专利、发明专利和实用新型专利,初步形成了811所燃料电池技术的知识产权保护体系。
  神奇的燃料电池
  在811厂一座简易的厂房内,燃料电池展示了其“庐山真面目”——一个像汽车电瓶一般大小的装置,如果安装在一辆轿车内作为动力源,只要提供足够的氢气,它就能使轿车一直不停地开下去。
  该项目研制负责人王东博士用一个简易的玻璃器皿发生装置做示范。玻璃器皿里面盛满水,然后把利用电解产生的氢气和氧气输送到燃料电池,再经过铂金催化剂作用,其产生的电能就可以使一只微型电机不停地转动起来。燃料电池工作原理就这么简单,不禁让人叹为观止。
  在燃料电池氢能领域研究多年的王东认为,燃料电池应用的优点主要体现在:能量转换效率高达50%以上,是传统汽油、柴油发动机的2~3倍;其“吃”进去的是氢气和空气,排出来的却是洁净的水,每发1度电约产生500克水,不会污染环境;整系统基本在静音状态下工作,无噪音污染;工作温度维持在70~80℃之间,红外热辐射量小,特别适合在对热敏感的环境下使用;发电所需氢气不会枯竭,而地球上其他能源材料如煤炭、石油、天然气等,总有一天是会被耗尽的。
  燃料电池知多少
  燃料电池是一种直接将氢能通过电化学反应转换成电能的能量转换装置,工作方式类似于发动机系统。由于燃料电池能量转换效率高,几乎不排放任何氮、硫的氧化物和氢化物,二氧化碳温室气体排放量也比常规火电发电少40%以上。正是由于这些优越性,燃料电池技术被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。
  燃料电池的最佳燃料为氢气,当地球上化石燃料逐渐减少时,今后人类赖以生存的能量除了核能和太阳能外,氢能将是最佳的选择。人们可通过多种方式获取氢,利用氢气作为载能体,通过燃料电池这一能量转换装置与空气中的氧气发生电化学反应,就能转化为人类所需的电能。一些专业人士曾做过这样的预言:人类必将走进氢能时代。
  推广仍受成本制约
  既然燃料电池有这么多优越性,为什么它目前的普及程度却不高、应用范围也不广呢?王东坦言,燃料电池目前还不能做到广泛应用的主要原因是成本居高不下。目前,燃料电池的成本约在人民币每千瓦1万元左右,一辆普通燃料电池轿车的成本约为40万元,这一高价位不禁让人瞠目,因此价格竞争优势尚显不足。
  燃料电池的成本高昂主要受制于其使用的原材料。由于燃料电池目前还处于示范推广阶段,国内目前使用其所需的质子交换膜和铂金催化剂等关键原材料基本上依赖进口,导致其生产成本难以下降。要做到降低成本,一是要采用国产材料替代进口材料;二是要上规模,批量生产,增加应用普及程度,只有这样才能转变高成本的不利局面。
  对811所燃料电池项目今后的发展前景,王东始终充满信心。他说,该所刚开始开发太阳能电源的时候,不少人认为成本太高、没有前途,肯定坚持不下去。但只几年工夫,太阳能光伏产业在全世界范围内就发展得红红火火。现在太阳能产业的发展势头这么强劲,其实它的成本并不低,关键是符合国家环保节能产业发展的方向,政府给予大力支持,再加上如果国产多晶硅原材料产业上马,其成本就有望大幅降下来。
  以燃料电池为代表的氢能同样属于新型环保能源。811所“十五”期间研制的燃料电池已被成功应用于国防科工委军民两用车上,并获得2007年国防科学技术三等奖。目前正在积极开发低成本、高性能薄型金属流场板燃料电池,并在技术研究上已取得重大突破。在上海市科委的支持下,811所已和同济大学等燃料电池整车研制单位联合,参与中国燃料电池公共汽车商业化二期示范项目。针对2010年上海世博会的燃料电池车相关项目,该所也正在积极酝酿、策划,并已经占领了国内燃料电池技术发展的制高点。
  燃料电池,前途无量。相信不久的将来,燃料电池这一清洁能源定会进入人们生活的各个领域。
  (游本凤)