全球最大质子交换膜燃料电池示范电站落户广州大学城,质子交换膜燃料电池

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www.4166com,中国日报网1月21日消息:日前,全球最大的质子交换膜燃料电池示范电站落户广州大学城,由华南理工大学自己设计、自己建造的这座示范电站的落成,标志着广东省在燃料电池技术这一重要的新能源技术的研究和开发方面走在了世界的前列,也为质子交换膜燃料电池这项新能源技术在广东省的商业化奠定了重要的基础。

燃料电池示范电站内复杂的设备。胜波燕婷摄

2004年,面临严重缺电局面的广东省决定建设一座大型的燃料电池示范电站,以考察燃料电池这项新技术在广东发展的可行性,同时促进燃料电池技术在广东省的发展和商业化进程。

  南方日报A11版1月22日讯(记者/张胜波通讯员/马燕婷)在广州居民纷纷为变电站辐射而恐慌之际,位于大学城华工校园内的全球最大的“质子交换膜燃料电池”示范电站日前已开始宁静地运转,即使靠近了也只能听到鼓风机的声音。电站由华南理工大学自行设计建造,项目负责人之一、华工教授廖世军认为,作为重要的新能源方向,示范电站的建成标志着广东在燃料电池领域走到了前列,并奠定了该技术的商用化基础。

华南理工大学拿下了2004年粤港关键领域重点突破项目中最大的这一科技项目。这座全球最大的质子交换膜燃料电池示范电站却选择落址在华南理工大学大学城校区内。电站占地2000平方米。示范电站可以实现24小时运转,产生的电流直接输送到学校的380V低压电网上,满负荷运行时可满足电站附件的华工国际学术中心正常运营所需。“示范电站副产热水为50度左右,非常适合作为生活用的热水,
我们准备把热水输送到学生宿舍,在热和电都得到充分利用的情况下,燃料电池电站的能源利用率将达到百分之九十。”廖世军教授介绍道。

  在示范电站,天然气首先转换成氢气,氢气进入燃料电池发电机组产生电流和热水。“示范电站副产热水为50℃左右,非常适合作为生活用的热水,我们准备把热水输送到学生宿舍,在热和电都得到充分利用的情况下,燃料电池电站的能源利用率将达到90%。”廖世军说。通过电站的转化,天然气所产生的电量比直接燃烧至少高出30%,而排放的污染物则减少60%,可谓高效又干净!

示范电站具有整洁、安静,新技术发电的优点,天然气在这里首先转化成为氢气,氢气进入燃料电池发电机组产生电流和热水。华南理工大学设计开发的制氢工艺,天然气制氢效率可高达2.0以上,即1立方米天然气可以生成2立方米以上的氢气,比国内一些同类制氢设施的效率高20-30%。产生的电量比直接燃烧天然气发电至少高30%,污染物的排放则同比减少了60%。

  示范电站可以实现24小时运转,产生的电流直接输送到学校的380V低压电网上,满负荷运行时,可满足电站附件的豪华准五星级酒店———华工国际学术中心正常运营所需。

廖世军教授告诉记者:“示范展示是一项新技术走向商业化的必经一步。燃料电池技术的逐级放大,涉及诸多的技术难题,只有达到一定容量的示范,才能使得技术成熟和最终走向商业化;建设示范电站既是为了向公众展示质子交换膜燃料电池这项新的能源技术,也是为了测试这种技术的可行性,从科学研究角度的发现这项技术存在哪些问题、并将如何改进,电站越大,建设难度就越高,而出现的问题也就越多、越明显。”

  廖世军告诉记者,国外质子交换膜燃料电池的价格高达每千瓦7万元人民币左右,给一辆普通小汽车安装一台50千瓦的电池系统,光电池就要350万元,显然缺乏实用价值。比较而言,华工的燃料电池成本已经能够降低到每千瓦6000—7000元人民币,仅是国际市场价格的1/10。经过3年多的研究,华工团队在高分散高活性催化剂制备技术、光照下直接涂膜制备膜电极技术等一系列技术上取得了突破,解决了许多质子交换膜燃料电池的国际性难题,为燃料电池技术在广东省的商业化奠定了重要的基础。

燃料电池技术研发数十年,这项新能源技术早已获得各国重视并投入巨资研究,然而一直未能展开大范围推广,除了存在稳定性、耐久性等问题以外,追根究底,高昂的成本价格也是阻碍燃料电池大规模商业化的瓶颈。过去,人们把燃料电池叫做“烧钱机器”,认为西方发达国家研究燃料电池是“富人的游戏”。廖世军教授告诉记者,国外质子交换膜燃料电池的价格高达每千瓦7万元人民币左右,给一辆小汽车安装一台50千瓦的电池系统,光电池就要350万元,因此,在技术攻关的同时,如何有效降低燃料电池的成本,也一直是课题组的重要研究内容。

  廖世军算了一笔账:按每千瓦6000元来计算,燃料电池汽车的成本仍然不便宜;但我国已经出台了燃料电池补贴政策,买一辆燃料电池汽车光直接补贴就达30万元。规模化生产后,燃料电池成本还有很大的下降空间。

几年来,除了顺利完成电站的建设之外,华南理工大学在质子交换膜燃料电池的核心技术攻关方面取得了一系列重要的成果,包括:高分散高活性催化剂制备技术、光照下直接涂膜制备膜电极技术、低铂催化剂制备技术、超低铂载量膜电极制备技术、免增湿膜电极制备技术、高耐久扩散层特殊处理技术、浅流场极板及低空气消耗微压电堆技术等等,
这些技术解决了许多质子交换膜燃料电池的国际性难题,为燃料电池技术在广东省的商业化奠定了重要的基础。课题组共申请燃料电池核心技术专利8项,获授权4项,申请国际发明专利1项。

2008年,华南理工大学廖世军教授课题组将自己研制的12KW燃料电池电堆送往清华大学进行测试,电堆表现出了十分出色的活性和高度的稳定性,曾为国内外多家单位进行过电堆测试的清华大学有关专家表示:华南理工大学的电堆是他们测试过的电堆中性能最好的之一。

由于各项新技术的使用,目前华南理工大学研发的燃料电池成本已降低至每千瓦6000-7000元人民币,仅是国际市场价格的十分之一,“与传统的发电技术相比,这个投资成本还是偏高的,但是和其它新能源如太阳能等相比,成本价格却便宜了不少。”廖世军教授算了一笔账:按每千瓦6000元人民币来计算,燃料电池汽车的成本仍然不便宜,然而对比下“燃料”,氢气却比汽油要便宜得多!为促进燃料电池的开发利用,我国已经出台了补贴政策,买一辆燃料电池汽车,直接补贴人民币30万元。另外,燃料电池规模化生产后,成本还有很大的下降空间,同时许多国家的政府均表示,一旦燃料电池大范围商业化推广,各地加氢站的建设将不是问题,燃料电池走进平民百姓家里的一天指日可待。

谈到下一步的打算,廖世军教授表示:“我们将利用广州现代产业技术研究院这一平台开展燃料电池的产业化工作,致力于开发系列燃料电池备用电源、基站通讯电源、家用热电联供系统等系列产品,我们希望可以进一步降低燃料电池的成本,促进燃料电池技术在我省的发展和商业化进程。”

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