低成本、长寿命、高可靠性氢燃料电池

【技术开发单位】中国航天科技集团公司一院十五所新长征电动汽车技术有限公司

【技术简介】氢燃料电池是一种新型的电化学发电装置，它打破了用燃料燃烧取其热量的传统发电模式，而以燃料通过电解质进行化学反应的方式，直接地将贮存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能，是继火力发电、水力发电、原子能发电之后的第四大发电方式，被称之为21世纪的绿色能源。

氢燃料电池技术是利用纯氢作为燃料、空气作氧化剂，通过质子交换膜燃料电池进行发电的新型供电技术，具有结构简单、可靠、适应性好、启动速度快的特点。燃料电池电源系统是一个独立的发电系统，可以作为独立电源用于野外作业、市政、公安、部队等领域中，也可以作为备用电源用于通信台站直流供电系统等场合，保证任意时长的不间断供电的要求；还可以作为车用动力系统代替传统发动机，为电动汽车提供动力。

低成本、长寿命、高可靠性氢燃料电池技术基于部队对与隐身电源的需求，通过自主采用研发，实现了氢燃料电池核心部件膜电极、金属板的技术突破，完成了氢燃料电池的产品化工作。

为了有效降低燃料电池成本，提高燃料电池使用寿命，在膜电极制备过程中采用碳纳米管技术，大幅提高了铂金催化剂涂敷均匀度，并大幅减少了铂金催化剂使用量。通过此技术，一方面使膜电极的功率密度达到2W/cm2，使用寿命15000h，居国际领先水平；另一方面，使膜电极的成本降低至民用市场同类产品的1/4，具有了更强的竞争力。同时，我们将燃料电池导流板采用金属板代替原来的碳板，利用不锈钢板冲压成型、表面处理等途径，解决了其抗腐蚀弱、表面接触电阻大等难题，使氢燃料电池电堆体积比功率（kW/L）达到1.5，具国内领先。为了提高可靠性，采用新型的气体控制模式，气体控制更简单、方便，使系统中气体管路零部件数量减少，可靠性大幅提高，使用寿命可达10000h。

【技术特点】

（1）全封闭的工作环境

系统采用H2/O2为工作气体，没有尾气排放，没有高压风机，噪音更低，适用于高污染环境，如雾霾、收割季节（焚烧秸秆等）、沙尘暴等恶劣气候环境。

（2）高效率、高功率密度

没有尾气排出，所有的燃料气体都参与工作，燃料气体利用率比传统燃料电池提高40%以上；采用H2/O2系统，电池的功率密度要比H2/Air高2到3倍（与开放式相比，5到6倍），电堆系统的体积和重量成倍减小。

（3）系统简单、可靠性高

与传统的氢燃料电池不同，采用新型的气体控制模式，气体控制更简单、方便，使系统中气体管路零部件数量减少，可靠性大幅提高。

（4）成本低、长寿命

功率密度的提高，MEA、双极板的面积、数量减少，成本大幅度降低，成本为民用市场同类产品的1/3，寿命为民用市场同类产品的5倍。

【技术指标】

输出功率：500～300KW（可根据用户需求定制）；

输出电压：24VDC、48VDC、220VAC（根据需求定制）；

工作环境温度： -30℃～45℃；

储存环境温度： -40℃～65℃；

环境湿度：不大于95％（25℃,不结露）；

寿命：不低于10年（发电时间不低于10000h）。

【技术水平】国际先进

【可应用领域和范围】隐身电站、移动电源、备用电源及车用动力系统等。

【专利状态】已取得专利9项

【技术状态】试生产阶段

【合作方式】合作开发、股权投资、产品销售

【投入需求】1亿元

【转化周期】1～2年

【预期效益】氢燃料电池属于国家战略新兴产业新能源领域范畴，由于氢燃燃料电池的使用对环境无任何污染，国内外都竞相投入，在我国国家863等各类计划在燃料电池技术方面已累计投入6亿多元研发经费。以燃料电池车用动力系统为例，依托863所取得科研成果，北京、上海等城市先后开展了燃料电池城市客车和轿车产业布局。燃料电池车在北京奥运会和上海世博会的成功示范运行，标志着国家推进燃料电池产业化的步伐在加速。2009年底已示范推广各类新能源汽车5000多辆，落实财政补助资金10亿元，带动地方配套和产业投资100亿元以上；以氢燃料电池备用电源为例，目前已经广泛应用于基站备用电源，以每个基站电池升级费用20万元计算，全国150万个基站升级就是3000亿元的市场规模，另外基站数量以每年20%的速度增长。综上所述，氢燃料电池的经济效益显著。

【联系方式】辛廷慧  010-67857420/13552591341