成果信息

本项目技术负责人在美国国家实验室和公司从事中温固体燃料电池研究十多年，2003年回国后在中南大学继续开展这方面的工作，并取得突破性技术成果，成功研制出能够把化学能（包挂不可再生的化石矿物燃料和可以再生的环境友好的纯氢和生物燃料）直接转换为电能、热能和可饮用的清洁水的电化学能源装置。项目技术已获得美国专利（专利号6,589,682:Fuelcellsincorporatingnanotubesinfuelfeed）。)

背景介绍

燃料电池是举世公认的绿色能源技术之一。目前，中温(150-4000C)固态燃料电池是燃料电池技术研发的最活跃领域之一。中温固态燃料电池兼具高温固态氧化物燃料电池和低温质子交换膜燃料电池的优点，同时摈弃了他们的某些缺点。工作温度在150-400℃间的燃料电池一方面能大幅提高贵金属催化剂的一氧化碳耐受能力(从80℃的10-20ppm到200℃的3000ppm)，另一方面使采用金属、合成树脂等作为电池(堆)的连接和密封材料成为可能，从而降低电池的成本，延长其使用寿命。因此，中温固态燃料电池越来越受到人们的重视。而发展中温燃料电池的关键则是探索能够在150-400℃温度范围内工作的电解质材料。本项目正是在该领域取得的一项重大应用技术成果。)

应用前景

与现在的发电设备相比，燃料电池发电更加稳定、安全、环保，可以为银行、医院、交通指挥、通讯、计算机系统、实验室、研究机构提供高质量的能源（电和热）从社会经济发展趋势来看，大气污染主要是由燃烧各类燃料造成的，其对人类生存已经构造成了严重威胁，温室效应和伴随工业革命而来的各种新病毒泛滥就是很好的证明。随着石油、煤炭等不可再生的化石矿物燃料的过度开采和使用，全球能源价格不断飙升、局势日趋严峻。如果仅仅考虑电源投资、输电距离、输电能耗、配电投资、发电厂自身用电和能源转换装置的效率等，大型火电厂每千瓦的综合投资成本约为1.5~1.8万元（今后还会升高）。如果把环境因素也考虑进去（绿色GDP），由于热机发电占地面积大、维护费用高、环境污染严重、火力发电的成本是相当高的。燃料电池发电效率比火电至少高两倍以上，按国内天然气最低市价（产地每立方1元）计算，当总发电时间超过5~8年以后，即便是使用目前价格昂贵的燃料电池来发电也会更加经济合算。基于上述分析，我们有理由相信在不久的将来，燃料电池发电会逐步取得传统的热机发电，其市场规模会实现大幅度的快速增长。)