2011燃料电池产业回顾

报告强调

《燃料电池产业评论》将全面总结2011年影响全球燃料电池产业的所有重大新闻和其他事件。覆盖范围将包括:

• 技术的进步
• 主要的并购交易
• 商业联盟和伙伴关系
• 研究和开发
• 政府资助
• 新产品及其对产业发展的影响
• 将影响该行业的现行和未决立法
• 关键行业活动

BCC Research乐动体育-西甲2019赞助商编纂和出版《燃料电池产业评论》的目的是为主要参与者提供2011年以来的所有重要新闻，并在一份出版物中分析该行业将如何受到影响。

介绍

燃料电池通过电化学反应产生电力。经过170多年的研究和发展，重点似乎转移到燃料电池的商业应用，而不是集中在各种类型的燃料电池。这通常是基于在特定任务中适当和有效的表现，驱动力是经济，而不是对整个燃料电池部门的稀少的政府投资。氢燃料电池唯一的排放物是水，有时是废热和少量的二氧化碳。在燃料电池(通常是氢)的燃料的基础设施、储存和分配方面还有很多工作要做，一些与材料和部件相关的生产问题也已经解决。还有一些金属-空气燃料电池有一些特殊的用途，通常被称为“电池”。

和电池一样，燃料电池也产生电能。与电池不同的是，燃料电池消耗某种“燃料”，并不储存电力。商业燃料电池的范围从大型，固定阵列到小型便携式配置。高温燃料电池需要热管理设备和绝缘，而不是有助于减小尺寸的组件。在过去的三年中，更小的、密封的、低温的、真正的便携式燃料电池电源已经开发出来并商业化了。电解液的类型通常决定了燃料电池。需要注意的是，为了成为有效的汽车电源，燃料电池通常需要配置一个电池系统来存储产生的能量。运输燃料电池类型包括:

• 碱性燃料电池
• 固体氧化物燃料电池
• 质子交换膜燃料电池

其中，质子交换膜(PEM)设计及其变体是迄今为止应用最广泛的。PEM燃料电池由两个电极组成，阳极和阴极，由离子导电聚合物电解质隔开。每一个电极的一面都涂上含有铂的催化剂。氢燃料离解成自由电子和质子(正氢离子)存在铂催化剂在阳极。自由电子以可用电流的形式通过外部电路传导。质子通过膜电解质迁移到阴极。在阴极处，空气中的氧气、外部电路中的电子和质子结合形成纯水和热，以获得所需的电量，形成一堆单独的燃料电池。增加堆叠中的电池数量会增加电压，而增加电池的表面积会增加电流。由于需要水充电的电解液，PEM燃料电池被限制在相对较低的温度(60°C到120°C)。

大多数PEM燃料电池使用纯氢或含氢气体。一个变化是直接甲醇燃料电池(DMFC)，它在1摩尔(1M)到3M的甲醇水溶液中工作，为阳极提供甲醇。电化学反应基本上如下。首先，一个甲醇分子的碳氢键和氢氧键被打破产生电子和质子，同时一个水分子的氢氧键被打破产生一个额外的电子和质子。甲醇中的碳和水中的氧结合形成二氧化碳。来自空气(供应给阴极)的氧气同时在阴极处被还原。在阳极形成的离子(质子)通过插入的电解质迁移，并与在阴极的氧结合形成水。用易于储存的液体而不是气体来给燃料电池汽车加油的想法是显而易见的。然而，该技术还没有纯氢馈电的PEM技术成熟。

今年回顾中考虑的主要议题燃料电池工业评论是运输，固定应用，便携式应用军事用途，材料和组件，以及氢气的产生和储存。还包括行业新闻项目和一些与商业化相关的次要项目。具体案例包括在污水处理厂、政府大楼、大学、军事基地、警察局、家庭和医院使用燃料电池，甚至在渡轮和飞机上试用。燃料电池还有许多其他的应用，包括便携式电源、汽车、公共汽车和消费电子产品，这些正在被世界各地的许多组织研究、演示和部署。

哪种燃料电池类型似乎适合应用程序？

长期追求和渴望的应用是将燃料电池应用于汽车。目前，混合动力和电动汽车结合改进的内燃机(ICE)更好地服务于这一领域。注意到的例外是公共汽车和叉车。叉车工作在封闭的空间，他们基本上没有排放的事实，使这是一个真正的优势，他们的经营者。公共汽车可以在车顶放上大型压缩氢罐，沿着固定的路线行驶，在行驶结束返回车库时，可以充分提供燃料。燃料电池启动的问题可以很容易地解决，只要足够早地启动巴士，使其及时运行的路线运行。燃料电池巴士的竞争迫在眉睫，可能是压缩天然气燃料巴士或将一些旧巴士转换为混合电池-柴油操作系统。

碱性燃料电池容易被含有二氧化碳的地球大气中毒。该较旧的和建立的燃料电池技术通常限于空间工艺或潜艇。电效率在50％范围内。

磷酸燃料电池在固定环境中也有很好的应用。一些改进继续进行，并有一个典型的输出功率大于50千瓦。所提到的主要缺点是工作温度高(200^°C或392^°F)和电气效率在35%到40%范围。电解质是一种固定的液体磷酸。

首选的固定应用燃料电池似乎是固体氧化物燃料电池或SOFC，其运行效率约为65%，提供小于200kw的电力。电解液是陶瓷的，在1000℃时的工作温度是所有燃料电池中最高的^°C (1800^°F)。

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由美国能源部(DOE)赞助的第二代改进产品。熔融碳酸盐燃料电池被设计成比磷酸或PEM燃料电池在更高的温度下工作，并能比低温电池实现更高的燃料转化为电能和整体能源利用效率。在熔融碳酸盐燃料电池中，电解液是由锂钾碳酸盐盐加热到大约1200℃组成的^°F (650^°C）。在这些温度下，盐熔化成熔融状态，可以在两个多孔电极之间传送带电离子。电效率接近60％，典型电力超过200千瓦。燃料可以直接来自管道或甲烷的天然气饲料。

在阳极在阳极，氢与碳酸盐离子反应以产生水，二氧化碳和电子。电子通过外部电路行进，产生电力并返回阴极。在那里，来自空气和二氧化碳从阳极回收的二氧化碳与电子反应形成碳酸根离子，以补充电解质并通过电解质提供离子传导，完成电路。

2003年，汽油碳酸盐开发商的燃料能量在日本的柯林啤酒厂提供其第一家商业单位。2011年，商业燃料能源的示范和商业单位在全球50多个安装。其中大多数大约250 kW，尽管已经组合了多个单元以进行更大的安装。

其余类型的燃料电池是质子交换膜燃料电池(PEMFC)或更常用的PEM的变体。基本的PEM采用水基离子交换膜，在80℃的相当低的温度下工作^°C (176^°F)电效率约为60%。典型的电力输出小于250千瓦，它可以在小型车辆和小型固定应用。它的第一个表亲是使用酸基离子交换膜的高温PEMFC。在120℃的工作温度下，典型的电力输出小于100 kW^°C - 200^°C (248^°F - 392^°F)范围内。更广为人知的是直接甲醇燃料电池(DMFC)，典型的效率为40%，适用于需要不到1千瓦电力的便携式应用。

燃料电池在全球市场的价值

许多燃料电池公司没有盈利，但增长的机会是充满希望的。当合适的燃料电池技术在没有政府支持的情况下，能够依靠自身的经济可行性，那么各种技术将成为主流和真正的增长型产业。每个最终用途应用程序都有自己的驱动程序和竞争障碍。燃料电池必须能够在不依赖政府赞助的情况下进入特定的市场空间。

在固定电源市场，SOFC电源在所有应用中都获得了吸引力，包括中央处理单元、发电机、备用和主电源以及所有类型的辅助电源单元。SOFC在安装上似乎是可扩展和模块化的，不依赖于电网。这些装置可以与电池、柴油发电机、太阳能、风力涡轮机或超级电容器合作。安静和无排放是理想的叉车室内和仓库操作。燃料电池叉车的续航时间是需要充电的电池的2到3倍。燃料电池叉车的人工费用更少。

备用电源和主电源也是SOFC不断增长的市场。此外，联邦政府还为燃料电池的使用提供了投资税收抵免。对于商业业主，可以获得30%的贷款，最高可达3000美元。

目前，2011年，SOFC的全球价值估计为3.8亿美元。这肯定高于2006年之前估计的2.64亿美元。未来五年的增长率肯定将取决于货币的估值或贬值，以及欧元的走势。亚洲SOFC的升值可能会抵消这一因素。预计到2016年，SOFC在所有市场的复合年增长率(CAGR)为7%，2016年达到5.32亿美元。

长长的开发人员和用户是PEM及其变体。零售店和许多使用便携式设备的许多其他商店都赞成PEM。许多杂货店往往有利于UTC的较旧的和据说更可靠和测试的磷酸燃料电池。如果您的产品是食物，您不想在12小时到两周的停电中丢失所有资产。PEM及其变体具有便携式设备的应用，一些固定应用和一些运输设备。一些分析师将便携式设备的货物率为最大的货币价值。这是一个令人愉快的意见共识。该单位以高效且经济高效的方式实现其功能。四五年前，PEM市场的估值仅为1.27亿美元。今天，所有申请都是保守派3.98亿美元。 In five years (2016), after increasing at a CAGR of 20%, this should reach $457 million worldwide for PEMs of all types.

以下审查涵盖了2011年的燃料电池的重要事件。明年加入我们扩展的时事通讯能源和先进的车辆进展。这个新的出版物将每月出版一次，并且只以电子版本提供。读者应该欣赏扩大的覆盖面和信息。