随着人们对环境保护和可持续发展的关注度不断提高,对清洁能源的需求也日益增长。燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术,符合市场对清洁能源的需求,市场潜力巨大。
燃料电池发展应用领域广阔,如:交通运输中汽车、船舶、航空;分布式发电、消费电子产品等等。在新能源领域中燃料电池主要有:
交换膜燃料电池(PEMFC)
应用领域:广泛应用于交通运输领域,如汽车、公共汽车和重型卡车等;也用于便携式电子设备和固定式发电站等。
特点:启动速度快,能量转换效率高,功率密度高,工作温度低,对环境友好,但需要使用贵金属催化剂,成本较高,且对一氧化碳等杂质敏感。
磷酸燃料电池(PAFC)
应用领域:主要用于固定发电,如分布式电站为医院、学校等供电;也曾用于城市公交车等大型车辆。
特点:技术成熟,能容忍一定的燃料杂质,可利用余热实现热电联产,但发电效率单独看不算高,体积和重量较大,成本较高。
固体氧化物燃料电池(SOFC)
应用领域:可用于大型集中供电、中型分布式供电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站;也可作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源4。
特点:燃料适应性广,可使用多种碳氢燃料,能量转换效率高,全固态结构,不存在漏液、腐蚀问题,但工作温度高,启动缓慢,对材料要求高。
直接甲醇燃料电池(DMFC)
应用领域:适用于便携式电子设备,如手机、笔记本电脑;也可用于一些小型移动电源和分布式发电场景。
特点:燃料能量密度高,储存和运输方便,电池结构简单,但能量转化效率较低,催化剂容易中毒。
目前,新能源领域的主流燃料电池是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。其优势主要包括:
● 高功率密度:能在较小的体积和重量内输出较高的功率,适合对空间和重量要求较高的交通运输等领域。
● 快速启动:工作温度低,一般在室温至 80℃之间,启动速度快,可在短时间内达到满负荷工作状态。
● 环境友好:反应产物主要是水,对环境无污染,符合环保要求。
● 能量转换效率高:电化学效率一般在 40%-60%,在部分应用场景中可有效利用能源2。
● 良好的动态响应:能快速适应负载的变化,在不同的工作条件下都能稳定运行。
上海央米波设备应用于质子交换膜涂层制备,雾化喷嘴将溶液均匀的喷涂在电极或质子交换膜等基底材料表面,形成均匀、薄且致密的涂层。可以制备厚度几微米甚至更薄的涂层,满足 PEMFC 对电极和膜涂层的超薄、高性能要求,有利于提高电池的功率密度和反应效率。喷涂过程中,雾化的液滴具有较低的速度和能量,对电极和质子交换膜等基底材料的冲击较小,能有效避免对基底结构和性能的破坏。可以适应多种不同性质的涂层材料,包括各种催化剂墨水、聚合物电解质等,还能与不同形状和尺寸的 PEMFC 部件相匹配。
随着技术的不断进步、成本的降低以及政策的支持,燃料电池有望在未来的能源领域中发挥越来越重要的作用,为实现全球可持续发展目标做出重要贡献。