第14届世界氢能源大会报道----当今的燃 料电池

　　第14届氢能源大会于2002年6月在蒙特利尔召开。入会代表发现，对于年轻的燃料电池工业来说， 好消息与坏消息并存。这次大会专注能源领域的氢和燃料电池的应用，不过最引人注目的还是氢的存储问题。
　　直至会议结束，氢存储技术似乎也没有给人一个满意的答案。许多发言论述了不同的氢存储方式，从金属氢化物到碳纳米结构和压力箱等。最吸引人的观点是量 子技术，也就是一种高压氢存储箱。代表们详细地介绍了压力存储氢的进展，以及在承载时重量反面所取得的成绩。不过，提倡压力存储者们仍然承认，在压缩氢燃 料电池车辆能安全地行驶普通小车同等距离之前，还需要经历一段较长的路程。
　　其它一些公司关注着氢化物的存储。这种方法也同样取得了进展，但系统的重量似乎是汽车使用时不可逾越的问题。尽管小车市场具有很大的吸引力，但它绝不 是燃料电池可资应用的唯一市场。Ovonics 炫耀了它的中程金属氢化物机动脚踏两用车，Ballard 也带来了同样装有储存着氢化物燃料电池的Coleman Powermate AirGen 车辆。所有这些表明，不论金属氢化物技术的长远优势如何，目前来说，它至少是合理地解决了在短期内安全地存储氢的方法。
　　在会上，Methanex 公司指出，一旦决定存储氢时，不一定必须采用简单的化学方式进行存储。该公司的Dominique Kluyskens报告了使用甲醇作为氢载体的工作。事实表明，围绕氢作为燃料利用的许多问题可应用甲醇，甚至是汽油便可迎刃而解。作为不需低温存储的液 体，便于运输。因此，在市场上具有一定的商业、环境和经济的意义。不过，它同样也有一个重整的问题。
　　在整个会议期间，与氢存储一样，有些批评者还提出了重整这一问题。毫无疑问，当今的这一技术还比较落后，不足以进行小规模（或车载）的重整。人们还担 心当，即使到燃料电池开始使用时，技术的进步能否使重整便得可行。美国能源部的Steve Chalk指出，如果在2004年之前该技术不能取得明显的进展，也就是将启动时间降低到一分钟以下，能源部将停止对汽车重整器开发研究的支持。现在已有 一条乐观的消息，一辆以甲醇为燃料的燃料电池车已在最近的几周首次穿越美国。
　　燃料存储和燃料重整问题给大会带来了一层乌云，然而入会者并未因此而失望。有一点很清楚，燃料电池本身取得了进展。无论晴天还是雨天，福特公司 （Ford）的人驾驶其燃料电池车辆在展览馆周围行驶，H Power公司给大会提供以氢为燃料的闪烁灯，指引代表们在蒙蒙细雨中走向大会会场。

位于潮湿的蒙特利尔的福特燃料汽车

　　在大会后期，H Power公司也在踊跃的大会发言中详细地介绍了它们的EPAC系统。其职员Raymond Roberge认为，“压缩氢应是当前某些应用可接受的存储解决方案。”他同时还指出，对于燃料电池来说，生产市场可接受的产品的关键是其简单化而决不是 效率问题。这一观点使得H Power公司授权生产供少于3000工作小时或一年使用的500瓦EPAC系统，这是燃料电池开发商首次进行的承诺。
　　其它一些公司介绍了它们的原型样机的开发以及它们的产品General Motors 公司(GM) 的Byron McCormick 通报GM将在2002年底之前生产出AUTOnomy概念的、能驾驶的燃料电池车辆；Hydrogenics介绍了其HyPORT氢化物的氢发生器及其燃 料电池；据Vandenborre Technologies公司透露，它计划在2004年将在欧洲销售大量的氢发生器。
　　正如经常发生的那样，Ballard公司总是最后发言。据它们的产品时间表安排，移动产品预计在2002年上市，汽车也会在今年底投放市场，供连续供 电使用的固定发生器将于2003年问市，2003-2005将会少量生产一些燃料电池小车。Paul Lancaster的发言相对乐观，但对目前存在的问题，如燃料存储和燃料重整也比较现实。他最后评论说：“自我1990年进入Ballard公司以来， 这份汽车产品的时间表就从未发生变化。”如果将来也是如此的话，燃料电池的未来将是一片光明。

David Jollie撰写
2002年6月26日

　　第五届欧洲固体氧化物论坛侧记----燃料电池 知识

　　第五届欧洲固体氧化物论坛于今年7月的第一周在瑞士卢塞恩召开。此次会议由固体氧化物论坛与燃料电 池世界共同召开，全球35个以上国家的600多名代表参加了会议。
　　令大会组织者惊喜的是，固体氧化物论坛的主题越是技术化，大会更是显得大众化，7篇大会和80篇大字报形式的书面发言充分说明了这一点。
　　关于燃料电池世界论为的“立即走向商业化”的观点和固体氧化物论坛的认识的差异，可用ABB公司的Baldur Eliasson的话概括：“氢是一位漂亮的女人，我们必须为她穿上一些衣服。”他认为立即开发全球的氢基础结构还不现实。在某些领域，由于氢的能源密度 交低，需要大量输送，成本较高，只能说是最终解决方案。他建议用碳“包装”氢，从而获得合成的、含氢较多的碳氢化合物，例如甲醇。
　　这种方法的早期阶段包含再生能源与矿物燃料结合合成碳氢化合物这一妥协方案。碳氢化合物虽然便于运输，但仍旧涉及从矿物燃料中释放碳，后者曾引起人们 的广泛的争认。Baldur Eliasson认为，人类的目标应是控制全球二氧化碳的排放，而不是完全清除它们。他以中国为例，中国拥有丰富的煤藏量，极需能源。在任何理想的解决方 案从经济上切实可行之前，必须能满意地解决中国的能源需求问题，也就是需要有一个中间步骤。固体氧化物燃料电池虽说不算神奇，但已被越来越多的人所重视。 确实，固体氧化物燃料电池的最大优点是它是一种十分灵活的燃料（它不仅能进行内部碳氢重整，而且可用一氧化碳作为燃料。在特定的情况下，它还能直接利用甲 醇或沼气。）当然，也有许多人远离这种“氢经济学”概念。

　　新材料，阳极重整

　　毫无疑问，高碳氢化合物和微量稀释剂耐量是有关材料，阳极和重整主题发言议认得最多的话题。非常清楚，当固体氧化物燃料电池走出实验室，陷入全球各式 各样的天然气组分，更不用说生物产生的各种废气时，电池的设计和系统的设计便成为主要的因数。
　　有关材料和生产工艺的另一个主要偏见是降低工作温度（尽管有人提出这一问题，但不是所有人都认为有利）。通过减少“常规”的镒固定氧化锆 (YSZ) 电解质从而补偿低温下导电性能的下降，或采用另外的电解质材料，例如导电性能强的铈，便可达到这一目的。在大会上，许多发言者介绍了他们很有前途的电极/ 电解质系统，如瑞典大学研究人员开发的铈电解质系统，能在温度低达400℃时获得满意的结果。当然，这些新材料还远不能供大规模的生产使用，它们还必须证 明能够耐受降解作用。
　　在非技术领域，性能退化是用一个指标，即工作时间测定的。当然，在实际中，退化的主要原因是不同的工作环境燃料电池的对电化层的微结构极为敏感，通过 改变局部的热环境和化学环境，电化学性能也会随之改变。如要在工作时间保持稳定，供使用的电化学零件必须经受热循环和化学循环处理。性能稳定这一主题在多 个层面进行了研究，从大学和实验室对普通材料和新材料的特异机制的探讨，到应用干燥的、经过测试的镍-锆合金陶瓷阳极，镒固定氧化锆 (YSZ) 电解质和镧锶镁氧化物（LSM）阴极对商业系统进行测试。

　　阳极设计

　　虽然材料在不断地变化，由于大多数开发商采用阳极支持的概念，所以电池的生产基本上比较稳定。近来稍有例外，澳大利亚的陶瓷燃料电池公司运用10 YSZ电解质支持的设计，以及siemens-Westinghouse采用LSM阴极支持的设计均不同于以前的做法。现在，人们最大的期望是试图去掉昂 贵的生产工艺，例如电化蒸汽沉淀(EVD)，采用便宜的工艺，例如屏幕印刷而降低生产成本。这一活动业已对存储器几何学发展产生影响，引起人们对 Rolls-Royce正在开发的所谓“集成”平面几何学产生更大的兴趣。这些设计基本上是扁平的管型部件，拥有一个密闭的燃料（或空气）通道，如同管型 设计一样，但它是一个类似平面电池的扁平电化学零件（适合于屏幕印刷）。
　　苏格兰圣安德鲁斯大学的John Irving介绍了他开发的一种全新的SOFCoRoll设计。这种激进的设计使人大开眼界。他的设计可以说是中间呈八字型的一卷三层（二个电极和电解 质）膜，构成燃料和空气的通道。他的发言重点介绍了生产过程，对可行性未加过多的描述。

　　存储器和系统的造型

　　造型部分分为二个小组进行讨论。第一个小组关注固体氧化物燃料电池的存储器和系统，第二个小组讨论集成的、低影响的发电系统。人们采用商业包装的方法 对造型进行调试，以便尽快的获得结果。然而，在有些情况下，尽管图形十分漂亮，但总体印象不深，缺乏鲜明的轮廓特色。
　　Sulzer-Hexis和Global Thermoelectric公司提供的系统造型得到了入会者的占同，但也未能解决热管理的问题。在固体氧化物燃料电池状态下，沼气重整反应速度很快，吸 热性强，使得存储器上的温度梯度较大（50-100℃），造成某些区域性能不太理想。在大字报书面发言中涉及有降低催化剂活性的报道，但这样做会导致阳极 活性层的沼气重整，造成局部冷却，这也是一个大问题。

　　结局

　　最后，让我们看看零影响，甚至是正影响发电系统。这种系统需要大量的、因场地而异的分析和定做的解决方案。目前，当全球生物气总量约等于全球天然气产 量的1.3%，且沼气的潜在作用已被视为温室气体（是二氧化碳的32倍），使用沼气的系统对环境将产生重大的作用。许多大学和国家实验室的发言都涉及这些 系统，以及二氧化碳的排除和生物气的利用。很明显，由于固体氧化物燃料电池的燃料灵活性，且相对容易分离二氧化碳废气，它们极适合于这样的应用。

Ben Todd撰写
2002年7月31日