前三季度新能源客车市场特点剖析和电化学技术在新能源中的利用

2010年前三季度新能源客车市场特点剖析汽车市场特点一：2010年前三季度新能源客车总体销量同比增幅较大，大型新能源客车市场份额最大，增长最快，是推动新能源客车产业整体增长的中坚力量我国新能源客车在2010年前三季度驶入快速发展轨道，新能源客车市场的增长潜力已经初步开始释放。根据国家车管部门客车数据统计，2009年新能源客车车产销量分别为4911辆和4771辆（在国家车管部门客车数据中，新能源客车型号规格与一般车型区别明显，混合动力、纯电动客车、天然气等都有特殊标注），在整个新能源客车市场中，主要以客车为主。根据市场调研，大中型新能源客车每年的销售量都占据整个新能源客车销量的80~90%之间。尤其近四年来，轻型客车和中型客车的销量比例越来越小，大型客车的销量比例则呈现越来越大的趋势。近四年前三季度新能源客车分车型销售情况单位：辆，%车型2007年前三季度2008年前三季度2009年前三季度2010年前三季度增幅大型691829822797184.83中型5987996741599137.2轻型27254536216.98合计939103517094458160.852010年前三季度新能源客车的销量增幅很大，达到160.85%，而2010年前三季度客车市场整体的增长速度只有35.82%，公交车市场的增幅只有14.55%；按大中型来划分，新能源客车增速最快的是大型客车，增幅为184.83%，也就是说10米以上的大型新能源客车是市场需求的重点，轻型客车市场比例最小，中型次之。主要原因是：1、新能源客车市场在国家政策的扶持下，逐步得到发展。市场从当初的培育期逐步过渡到成长期。2、国家在2009年明确了对新能源客车的补助标准，主要依据节能与新能源汽车与同类传统汽车的基础差价，并适当考虑规模效应、技术进步等因素确定。在节能与新能源汽车和同类传统汽车的基础差价中，大型客车显然要远远高于中型和轻型客车，同时技术含量也要高于中型和轻型客车，因此更符合国家的补贴政策，且大型客车研发企业得到的补贴要远远大于对中型客车和轻型客车的研发，这就推动了大型客车的销售。十米以上城市公交客车示范推广补助标准单位：万元/辆节能与新能源汽车类型节油率使用铅酸电池的混合动力系统使用镍氢电池、锂离子电池/超级电容器的混合动力系统最大电功率比最大电功率比20%-50%50%以上混合动力汽车10%-20%520――20%-30%7253030%-40%8303640%以上――3542纯电动汽车100%――――50燃料电池汽车100%――――60

3、大型新能源客车单辆价格较高，相应的利润空间较大，也是新能源客车企业最乐于生产和研发的对象。4、新能源客车主要用于大中型城市公交专线市场。从公交市场的分析可知，11~12米大型公交市场是2010年前三季度增幅次大、销量最多、增量最多的公交细分市场，新能源客车市场是目前公交市场的一部分，因此大型新能源客车市场也是公交市场需求最多、最旺盛的市场。特点二：2010年前三季度新能源客车销售区域流向集中度较高，分布区域市场较不平衡，经济发达和气源相对充裕的地区销量较多2010年前三季度前15个重点区域市场新能源客车销量及市场份额表单位：辆，%序号区域市场销量市场份额1上海57612.922广东46810.503北京4369.784江苏4159.315山东3127.006辽宁2395.367安徽1984.448河北1693.799四川1663.7210浙江1453.2511河南1232.7512湖北1132.5313湖南992.2214吉林972.1815云南952.13合计365181.9注：主要包含纯电动、混合动力、天然气客车。全国前15名主流区域市场中新能源客车的总销量占据81.9%的市场份额，集中度较高，其余17个区域市场只有18.1%的市场机会，因此说新能源客车市场分布极不平衡。新能源客车销量处于前6名的区域市场分别是上海、广东、北京、江苏、山东和辽宁，均是经济相对发达的地区，也是国家重点推行新能源客车发展的战略区域所在。其中上海区域是今年前三季度新能源客车市场中占据市场份额最大的市场，主要是因为上海世博会有力助推了新能源客车市场的发展，各地的主流客车企业纷纷把自己的新能源客车产品借世博会的契机推向上海市场。但新能源客车销量总基数总体仍然比较小，与常规车型目前的市场需求量比，仍然处于非常微小的地位，但发展势头强劲。四川、云南是我国气源（CNG等天然气）较充裕的地区，因此其新能源客车销量也排在了前15名。特点三：新能源客车发展规划清晰，各地区把研发新能源客车（汽车）作为未来发展的主要战略目标，一方面是为了国家的产业政策率先做节能环保的模范，另外一方面是企图以新能源客车（汽车）来提升本地区的品牌形象最具代表性的七大城市新能源汽车实施进展情况城市新能源重点车型近几年目标主要措施上海油电混合动力汽车和高性能纯电动汽车为主。到2012年，上海新能源汽车规模将要达到900亿元人民币的目标，其中整车产值达到200亿元左右、新能源汽车零部件产值达到100亿元。纯电动商用车形成公交客车、中型客车、环卫车、工程车等产品细分序列等。建立并完善集研发、制造、检测、试验、示范运行为一体的嘉定新能源汽车及关键零部件产业基地：金桥、临港基地以及金山区域重点发展成为新能源乘用车产业基地；闵行、松江、浦东新区等区域则重点发展成为新能源商用车产业基地。深圳以混合动力客车以及纯电动小汽车为主。到2010年，深圳将完成863计划课题任务，投放各类电动汽车1000辆，力争完成2000辆。建设能量加注站22个(充电站、LNG站等)，并开发电动汽车示范运行管理信息化平台。五洲龙公司发展目标是至2015年各类环保客车产量达到1.5万台，产值90亿元，税收6.5亿元。政府投入超过5000万元，规划3条公交线路、每条线投放10辆混合动力客车，并在特区内投放20辆电动小汽车，建立相应的充电与测试设施；政府从2008年开始连续五年市财政对公交公司采购新能源汽车给予每台15万元的财政补贴。出台针对私人购买新能源汽车的补贴政策。广州以混合动力轿车及客车为主。到2015年，形成15万辆以上新能源汽车综合生产能力。广州市发改委暂定在2010~2015年期间，对购买符合规定的新能源汽车给予补贴，单辆补贴金额按节能率和减排量具体确定，补助总量预设上限。重庆以混合动力车为主。到2011年，将推广1100辆长安新能源汽车，其中700辆长安志翔气电弱混出租车，300辆长安杰勋和长安志翔油电中度混合动力公务用车，100辆油电混合动力私家车。政府拨付10亿元财政资金，为进入基地的企业提供资本金补助，并在土地、税收、物流配送、新能源汽车示范运行方面给予一系列政策支持；对个人用户进行购车补贴：购车环节弱混享受国家4000元的补贴，油电中混享受国家3.6万元的补贴，每车免除三年路桥费共计6900元。武汉在乘用车、商用车以及城市客车等领域实现纯电动及混合动力的全系发展。到2011年，新能源公汽线路增至20条，新能源公共汽车增至1000辆；到2020年，天然气加气站由10座增加到131座，液化石油气加气站由15座增加到20座。对武汉市产新能源汽车免征车辆路桥通行费；对于一次性购买新能源轿车超过3辆的企业和单位给予节能减排奖励。北京以纯电动、燃料电池及混合动力的轿车、客货车为主到2012年，计划实现共计5000辆新能源汽车的示范应用规模，其中2009年实现1000辆车在公交和环卫行业运行。2008年以后四年，北京市财政用于支持自主创新和产业的资金投入不低于500亿元人民币，新增产值超过5000亿元。长春以混合动力、纯电动汽车以及燃料电池三种新能源汽车为主。力争在三年内实现1000辆以上混合动力汽车的应用规模，一汽集团计划到2012年建成一个年生产能力为混合动力轿车1.1万辆、混合动力客车1000辆的生产基地。获得国家财政补助3亿元左右。长春计划首批建立两个、总规模不少于200辆的混合动力客车示范车队。

特点四：除传统的燃气类客车外，混合动力是新能源客车的主导类型根据市场调研，在目前全国主流客车制造企业中，除了传统的燃气类客车产品较成熟外，其余的新能源客车产品类型科技含量较高，主要有混合动力、纯电动、燃料电池等类型。1、混合动力客车约占我国新能源客车市场90%以上份额，是无可争议的主导车型。对于我国客车行业来说，混合动力主要是柴油—电混合，优点是可以降低25~30%的燃油消耗，排放标准可以达到国Ⅳ水平，缺点是蓄电池容量和寿命问题没有得到彻底解决，混合动力客车属于发展期产品，允许进行批量生产，但只能在批准的区域、范围、期限和条件下销售、使用，并至少对20%销售产品的运行状态进行实时监控，造成单车价格下不来。2、纯电动客车由蓄电池作为动力源。以电机代替燃油机，噪声低、无污染，使用单一的电能源。而且，纯电动车的蓄电池可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电，可以平抑电网的峰谷差。目前，我国纯电动车主要用于城市公交、机场、社区、球场等地方。纯电动客车作为起步期产品，只能进行小批量生产，在批准的区域、范围、期限和条件下进行示范运行。3、燃料电池客车主要是氢燃料电池客车，被认为是最有前途的产品，能够真正解决能源短缺问题，并且真正实现了零排放。但也是属于起步期产品。特点五：造价、使用成本过高和核心技术缺乏逐渐成为阻碍新能源客车市场化的两大拦路虎1、新能源客车的造价和使用成本非常高是阻碍新能源客车市场化的最大因素根据市场调研，新能源客车产品中，中度混合动力客车的平均成本比同类型汽油动力车贵30~50%，纯电动汽车更是如此。以10米5的混合动力公交车为例来说明，每辆成本大约在70~80万元，比普通公交车高出约35万元。如北京投放的800辆混合动力交车，采用进口锂电池，价格也比普通公交车贵出50万元，而且每三年要更换一次电池组，这另需10万元。如此高昂的价格，国家每辆20万至26万元的补贴，与燃油客车的价格还有相当的差距。以电动客车为例，上海世博会园区内每部纯电动客车内都装有10个或12个电池箱，每个电池箱造价都在7万元左右，每辆纯动力客车成本超过200万元，在满载的情况下行驶100公里更换一次电池。电动客车所配的电池使用寿命在两年到三年左右，更换电池的成本不可小觑。而修建正规的大型充电站投资需数千万甚至上亿元。另外，由于生产技术的不纯熟，新能源客车的维修频率要高于普通客车，养护费用更高。因此，价格是阻碍新能源车发展的最大因素，国家制定新能源车补贴政策对新能源技术的发展和新能源车的市场化起到促进作用，但新能源客车在价格上还是处于劣势。2、核心技术缺乏是制约新能源客车发展的重要瓶颈从2010年前三季度的发展趋势来看，国内客车企业热衷于发展纯电动客车。但我国纯电动客车技术与国外技术相比，仍有差距。清华大学汽车专家仇斌教授指出，我国在纯电动车电池、电机等核心技术方面已经取得了一定的进展，但在电机和控制系统中的CPU及IGBT(电力电子器件,用于将直流变为交流的元件)仍要依赖进口。虽然电池技术在国内近期有了一定的发展，但电池技术仍有待新的突破。电池对新能源汽车来说非常重要，发展新能源汽车必然离不开电池的技术含量。在电池的要求上，须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿命尽量长。而在这方面，相比于已有几十年研发历史的国际新能源汽车，中国在新能源汽车电池上的发展上已属落后。发展新能源汽车决不能满足于通过购买国外先进的零部件来组装，而是要研究提高并掌握零部件核心技术。目前，国内从事车用动力电池研发的企业基本上没有汽车零部件生产的背景和经验，这些企业对车用电池的产品理念、开发流程、生产工艺设计乃至成本计算的方法均与汽车行业不一致，甚至差距很大。此外，车用动力电池行业的从业人员大多来自传统电池行业，对汽车缺乏了解。要开发出适用于车用动力电池使用环境、性能优良的车用动力电池，需要了解更多与汽车有关的专业技能。因此，车用动力电池企业与汽车企业应当建立更为密切的合作。总之，新能源客车仍然缺乏核心技术，因此我国新能源客车要真正实现产业化和市场化可能还要一段时间。特点六：从前三季度看，研制和生产新能源客车企业和车型较多，但能够获得国家工信部推荐目录的企业和车型有限，新能源客车资源浪费的现象有待改善根据市场调研，目前在客车行业研制新能源客车的企业大约有40家左右，研发和试制的车型也较多，大约有150多个车型，但前三季度国家工业信息化部推荐的新能源客车企业不过30个，获推荐的车型也不过60多个。很多企业仍然正在努力申报，企图获得国家工信部推荐企业和推荐车型目录，国家工信部对新能源客车准入的门槛越来越高，对那些资质不够、技术实力不强、品牌力影响不大、市场前景渺茫的客车企业申报的新能源客车项目在审批时是比较慎重的。因此，从2010年前三季度看，由于很多企业都在搞新能源客车，似乎一搞新能源客车，企业马上就能发展，这种“新能源客车热”现象造成了客车行业资源的浪费，这种现象国家必须尽快出台政策予以改善。

电化学技术在新能源中的利用一.能源的概况1.能源的重要性1.能源的重要性自古以来,人类就为改善生存条件和促进社会经济的发展而不停地进行奋斗.在这一过程中,能源一直扮演着重要的角色.从世界经济发展的历史和现状来看,能源问题已成为社会经济发展中一个具有战略意义的问题,能源的消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志,能源问题对社会经济发展起着决定性的作用.2.能源的种类2.能源的种类大自然赋予人类的能源是多种多样的,一般可分为常规能源和新能源两大类.常规能源包括煤炭,石油,天然气和水能,而新能源有生物质能,核能,风能,地热能,海洋能,太阳能和氢能等.其中煤炭,石油,天然气被成为化石能源,水能,生物质能,风能,太阳能和氢能等是可再生能源.3.化石能源的问题(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济发展的命脉,但目前主要使用的化石能源的储量不多.据2002年世界探明的化石能源的储量和使用量统计,世界上煤,石油和天然气的储采比分别为204,40和60年,中国的情况更为严峻,据2002年统计,中国煤,石油和天然气的储采比只有82,15和46年.这表明在人类历史的长河中,只有很短的一段时间能使用化石能源.随着我国经济的持续高速增长,对能源的需求也持续攀升.我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤,上升到2002年的14.3亿吨.据估计,我国在2004,2020和2050年的石油消费量达3,4.5和6亿吨,其中进口量分别为1,2.7和4亿吨.4亿吨的进口量相当于目前美国的石油进口量,这不但会制约我国经济的可持续发展,而且对国家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料的使用引起的环境污染,排放的CO2会造成温室效应,使全球气候变暖.有关机构已向联合国发出警告,如再不对CO2的排放采取严厉措施,在10年内,世界的气候将产生不可逆转的变化.我国的环境污染问题更是日趋严重,目前,我国CO2排放量占世界总排放量的14%,在美国之后位居第二,估计到2025年,将位居第一.在本世纪初联合国关于环境污染的调查中,发现在世界上十个环境污染最严重的城市中,七个在中国.它们是太原,北京,乌鲁木齐,兰州,重庆,济南和石家庄.4.21世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势(1)节能技术将备受重视节能技术将备受重视节能就是提高能源利用率,减少能源的浪费.目前节能技术水平已是一个国家能源利用情况的综合性指标,也是一个国家总体科学技术水平的重要标志.许多研究报告指出,依靠节能可以将能源需求量降低2530%.我国在能源利用方面的效率很低,我国的能耗很高,是世界平均水平的2倍,发达国家的5-10倍,因此更应重视节能技术,我国应该充分重视化石能源的高效利用.(2)世界能源系统将发生重大变革世界能源系统将发生重大变革据预测,20世纪形成的以化石燃料为主的世界能源系统将在21世纪转换成以可再生能源为主的新的世界能源系统.在20世纪末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.据世界能源委员会(WEC)和国际应用分析系统研究所的研究报告认为,在20世纪上半叶,化石燃料仍将是世界一次能源的主体,但到21世纪下半叶,太阳能,生物质能,风能等新能源将占世界能源的50%左右.(3)煤炭将作为过渡能源而受到重视煤炭将作为过渡能源而受到重视由于石油和天然气的储量较少,而煤炭储量相对较多,因此煤炭将作为一种过渡能源而在21世纪上半叶受到重视.主要发展的技术是洁净煤技术,煤液化和汽化技术.(4)新化石能源的开发将得到强化新化石能源的开发将得到强化近年来发现,在海洋300米深处有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的开发已经受到特别的关注.据估计,世界甲烷水合物的储量可能超过石油,天然气和煤炭储量的总和.因此,甲烷水合物作为储量巨大的未开发能源开始受到世界各国的高度重视.(5)核能的利用将进一步得到重视核能的利用将进一步得到重视据国际原子能机构统计,在20世纪末,全世界运行的核电站有436座,总发电量为3.5亿千瓦.这些电站主要分布在美,法,日,英,俄等31个国家,近年来,由于担心核电站运转的安全性,核废料对环境的影响和核技术扩散对世界安全性的影响,核能的发展在发达国家已有下降趋势,但在亚洲地区仍有强劲的增加趋势,我国准备在今后几年内建造4座核电站.受控核聚变是一直受人们关心的技术,因为在海水中大约有23.4亿万吨氘,如受控核聚变技术在21世纪能得到应用,在21世纪末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的开发将越来越受到重视可再生能源的开发将越来越受到重视鉴于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起严重的环境污染和气候异常,人们对新能源的开发越来越重视.其中水力能,地热能,海洋能和风能的可利用资源有限,因此,太阳能,生物质能和氢能的利用将倍受关注.二.生物质能的利用1.生物质能的优点.(1)生物质来源丰富地球上每年生长的生物质总量约14001800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍,我国的生物质能也极为丰富,可作为能源开发的生物质能总量可达4.5亿吨标准煤.加上生物质能可再生.因此,生物质能的高效,规模化利用可有效缓解世界能源供需矛盾.(2)生物质能可多途径利用(a)直接燃烧.其热能和蒸汽可发电,技术成熟,但效率低.(b)生物转化.包括制沼气和水解发酵制取醇类.生物质制甲醇和乙醇技术基本成熟,但生产成本较高.生物质制沼气技术相当成熟.2002年全国已建1300多万个沼气池.(c)光热转化.通过气化,裂解,光催化等技术,获得气,液体燃料来发电.(d)生物柴油.从油料植物提取植物油,经甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃烧效率高等优点.(3)生物质能利用的环境污染少由于生物质利用过程中释放的CO2是其生长过程通过光合作用从环境吸收的,所以生物质能的利用过程不排放额外的CO2,而对环境污染少.生物质能的利用还能降低污染.如可利用生物质热解汽化技术处理生活垃圾等,可得到以甲烷为主的燃气,实现垃圾的减量化,无害化,资源化.2.生物质能利用的问题2.生物质能利用的问题生物质能利用的缺点主要是生物质分布广,大面积收集成本高,经济的收集半径在50公里以内,只适合建立小型,分散的生物质能利用系统.而小型转换系统的效率低,不提高生物质能的利用效率就不能获得好的经济效益,这是生物质能至今未能实现规模化应用的关键问题之一.因此,如何在小型,分散体系实现能量的高效,清洁及规模化利用是迫切需要解决的问题.三.太阳能的利用1.太阳能的优点太阳能的优点(1)太阳能来源丰富太阳能来源丰富太阳能来源丰富是众所周知的,这似乎是一种用之不绝,取之不尽的能源.太阳内部不停地进行热核反应,释放出巨大的能量,辐射到地球上的能量只占起辐射总能量的极小部分,约1/22亿,但地球每年接收的太阳能至少有6×1017千瓦小时,相当于74万吨标准煤的能量.其中被植物吸收的仅占0.015%.可见,开发太阳能利用的潜力很大.(2)太阳能的使用没有污染问题太阳能的使用没有污染问题这也是众所周知的,太阳能的使用基本上没有污染问题.(3)太阳能可多途径利用太阳能可多途径利用(a)太阳能的热利用.如太阳能热水器,太阳灶,太阳能蓄热池发电等.(b)太阳能发电.如太阳能电池和光电池.(c)光催化和光电催化制氢.主要用这两种技术从水或生物质中制得氢气.2.太阳能利用的概况太阳能利用的概况近年来,太阳能的利用发展很快,据1997年的数据,全球太阳能发电量已达800兆瓦.到2000年,日本已有7万个住宅用上太阳能电池,美国和欧盟计划在2010年前安装100万套太阳能电池.特别是把太阳能电池与屋顶瓦结合成光电发电系统,目前欧洲已有300套,年发电量为1亿千瓦.这种系统不但可供应清洁能源,而且美观耐用,寿命可达25年.太阳能的热利用发展更快.特别在我国,太阳能热水器的年产值已达60多亿元,居世界首位.3.太阳能利用的问题太阳能利用的问题开发太阳能利用的主要问题是如何提高太阳能的转换效率,其次是降低成本,这对我国特别重要,目前我国生产太阳能电池的能力已达几百兆瓦,但由于价格高,基本上都销往国外.第三,一些技术,如光催化和光电催化制氢技术还没成熟,没有达到实用化的阶段,应该抓紧这方面的研究和发展.四.氢能的利用1.氢能的优点氢能的优点(1)氢是自然界储量最丰富的元素.(2)氢是除核燃料外发热量最大的燃料.(3)氢燃烧生成水,是世界上最清洁的燃料.(4)燃烧性能好,可燃范围大,燃烧速度快.(5)氢可用多种方法大规模生产.(6)氢的利用形式多,可通过燃烧发电,通过燃料电池发电等.2.对氢能利用的重视2002年加拿大举办了以"氢行星"为主题的第14届世界氢能源大会.2003年在华盛顿召开15个国家和地区参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.冰岛计划用40年时间将冰岛建成"氢社会".布什将投资120亿美元来促进氢能源的发展.过去5年,工业化国家在氢能开发领域的投入年均递增20.5%.氢将取代天然气,油和煤而成为未来世界的主要能源,进入氢能时代已成为近年来的热门话题,21世纪将是氢能世纪.布什举着使用氢燃料的照相机我国对发展氢能经济也开始重视,参加了2003年在华盛顿召开的有15国家参加的"国际氢能经济合作伙伴"会议.2004和2005举办了两次关于氢能经济的中美双边会议.今年一月,中国科学院院士局召开了关于"石油替代能源"的研讨会,主要讨论石油资源可持续性分析,石油的替代能源,氢能燃料和我国的石油替代能源.并要组织人员进行软课题研究.3.氢能的问题3.氢能的问题(1)氢的价格氢的制备,储存和运输中的价格问题,是影响走进氢能时代的很关键的问题.要降低其价格,必须形成氢的制备,储存和运输的网络.(2)廉价清洁的制氢技术问题(2)廉价清洁的制氢技术问题目前制氢效率很低,氢的制取要消耗大量的能量,因此寻求大规模的廉价清洁的制氢技术是各国科学家共同关心的问题.(a)化石燃料制氢:目前,96%氢从化石燃料制备,技术成熟,但要造成环境污染.(b)电解水制氢:技术成熟,但耗能多,价格高.一般每生产1立方米的氢气,需要消耗4.2-6度的电能,其能量转化率不到32%.(c)生物质制氢:有可再生,产量大,可储存,碳循环等优点,从中长期看是最有前途的制氢方式.目前生物质制氢效率低.(d)生物制氢:国内外在选育高效产氢菌株工作进展不快,制氢效率低.(e)风能制氢:用风能发电来电解水产生氢,技术上没有问题,降低成本和风能发电量少是主要的问题.(f)太阳能制氢:该法还处在基础研究阶段,离商业化还有较远的距离.(3)氢的储运问题(3)氢的储运问题氢的储运技术主要解决储运的安全性和成本,现在由于储运技术不过关,因此浪费了许多氢.许多工业过程,如炼油,炼焦,氯碱,合成氨,合成甲醇及煤气制造等多有大量的副产品氢气,只是由于储运技术的问题而不能被利用.我国每年放空和烧掉的氢气至少在1010标立方米以上.因此解决氢的储运问题也是走进氢能时代的一个很关键的问题.目前氢的储运还有很大问题.(a)高压储氢:储氢量少,只有1%左右,还有不安全的问题.(b)液氢储氢:很不方便,储氢设备大,蒸发损失大.(c)吸附储氢:这是目前的研究热点,但储氢容量还较低,一般不超过2%.镁合金储氢在3%,但储放不可逆.热门一时的纳米碳管储氢也已没有了希望,最终的储氢量也只有1%左右.(e)化合物储氢:放氢不容易.(4)燃料电池还没有商品化用氢作燃料的燃料电池的出现是促进氢能利用的重要原因.近年来,由于化石燃料资源短缺和环境污染日趋严重,各国对燃料电池的研究十分重视.美国《时代周刊》把燃料电池列为21世纪十大高新科技之首,燃料电池已被认为是21世纪极具应用前景的一种新型能源系统.虽然燃料电池有很诱人的优点,而且燃料电池的发展已有100多年的历史,但至今还没有一种燃料电池已经真正商品化,因此,燃料电池何时才能商品化是一个与氢能利用密切相关的问题.4.反对氢能的意见4.反对氢能的意见(a)氢以化合物形式存在,制氢要消耗能源.它不是一种能源,而是能源的流通手段.(b)氢的泄漏会改变气候.氢不可避免泄漏,泄漏量可达15%.泄漏的氢会在大气形成水雾,它会象二氧化碳一样,使天气变暖.(c)现在一般用高压氢作燃料电池燃料,氢的泄漏会产生很大的不安全性,手机等的火花就会使泄漏的氢发生爆炸.(d)冰岛能做的,其他国家不一定能做,冰岛的氢都是电解水制得的,因该国70%的电是由地热和水电站产生的.(5)氢的清洁生产要用风能和太阳能.据估计,如用风能发电制氢,当风能发电量达到美国6%的用电量,风能发电机要占的面积要有半个加州那么大.(6)布什承诺投资120亿美元用于氢能的研究是一个微不足道的投资.美国去年用于核能和矿物质燃料方面的研究经费大于氢燃料的研究经费.美国推行"健康婚姻"的预算就有150亿美元.美国用于伊拉克战争的经费每月390亿美元.(7)氢燃料电池价格昂贵.目前内燃机成本为每千瓦50美元,而氢燃料电池为800美元.估计大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氢站也要花费大量的资金.五.燃料电池加速氢能利用1.燃料电池的优点.(1)燃料电池是一种高效清洁的能量转换系统,可降低环境污染和气候异常.(2)燃料电池能高效利用生物质转化产生的气,液物质和氢作燃料,因此,能促进氢能的利用.(3)燃料电池的发电效率不受体系规模限制,小型燃料电池同样能够实现高效发电,适合于生物质分散性的特点.2.燃料电池定义燃料电池是一种不经燃烧直接以电化学反应的方式将燃料的化学能转变成电能的装置,只要连续供应燃料,燃料电池就能连续发电.3.原理阳极反应:H2=2H++2e阴极反应:1/2O2+2H++2e=H2O总的反应:H2+1/2O2=H2O4.燃料电池分类碱性燃料电池(AFC)(1)碱性燃料电池(AFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Ag,氧化剂:氧电解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作温度:60-80oC用途:航天器和潜艇的动力源优点:比能量和比功率高缺点:对CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料电池(PAFC)磷酸燃料电池(PAFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:98%磷酸工作温度:200oC用途:家庭住宅能源和汽车动力源优点:稳定性好,已有商品生产缺点:用贵金属作催化剂,价格高.(3)质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极:催化剂:Pt,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含水的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:汽车和潜艇等的动力源优点:比能量和比功率高,寿命长,应用范围广缺点:对CO敏感,价格高,800美元/千瓦,而内燃机50美元/千瓦.氢源问题.(4)直接甲醇燃料电池(DMFC)直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极:催化剂:Pt合金,燃料:氢阴极:催化剂:Pt,氧化剂:氧电解液:含硫酸的质子交换膜工作温度:60-80oC用途:可移动的小型电子仪器设备动力源优点:比能量高,体积小问题:Pt对甲醇氧化电催化效率低,易被甲醇氧化中间产物毒化,甲醇会透过质子交换膜.(5)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阳极:催化剂:Ni,燃料:氢阴极:催化剂:NiO,氧化剂:氧电解液:熔融碳酸盐(NaCO3-LiCO3)工作温度:600oC用途:发电站优点:反应温度高,不需贵金属催化剂.可用含CO的燃料气.寿命长.能量转换率高,可达80%.问题:高温下,电解液会腐蚀电极材料.寿命2万小时,商业上要4万小时.(6)固体氧化物燃料电池(SOFC)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极:催化剂:NiZrO2,燃料:甲烷,氢阴极:催化剂:NaCrO4等,氧化剂:氧电解液:ZrO2,CeO2等工作温度:900oC用途:发电站优点:不需贵金属催化剂.寿命长.可用各种燃料气.抗中毒能力强.能量转换率最高,可达80%以上.问题:高温下,密封困难,放大困难.价格高.5.PEMFC发展现状发展现状(1)世界各国对世界各国对PEMFC的重视世界各国对的重视近十年来,近十年来,PEMFC技术的研究开发受到技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,许多国家的政府和跨国大公司的极大重视,已出现许多PEMFC电动车样车.电动车样车.已出现许多电动车样车我国计划,年奥运会期间,我国计划,到2008年奥运会期间,将有我年奥运会期间国生产的燃料电池电动车会小批量,国生产的燃料电池电动车会小批量,示范性地行驶在街头.性地行驶在街头.年世博会期间,辆燃料电池公交到2010年世博会期间,20辆燃料电池公交年世博会期间辆燃料电池出租车,车,300辆燃料电池出租车,1000辆电动辆燃料电池出租车辆电动汽车以及一批燃料电池场地车和邮政车都将投入运行,届时,上海将建成5座加氢将投入运行,届时,上海将建成座加氢站来满足这些车辆对氢燃料的需求对氢燃料的需求.站来满足这些车辆对氢燃料的需求.(2)PEMFC商业化的问题商业化的问题(a)价格问题价格问