生物燃料电池的应用精选(九篇)

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第1篇：生物燃料电池的应用范文

1、Altshuller和Darrell Mann专利考察模式

前苏联著名发明家G.S. Altshuller（G.S.阿奇舒勒）及其同事提出了TRIZ理论，其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。其中包含很多适用于技术创新的工具和方法，如：矛盾解决原理、物质场分析等。产品技术成熟度预测是TRIZ理论的一项重要研究内容。科研工作者和生产者可以通过对产品技术成熟度的预测，了解产品技术的进化过程，为进一步的科研、生产策略和计划制定提供参考，对技术发展具有重要意义。

本文采用的产品技术成熟度预测方法有以下两种：

（1）应用Altshuller专利考察模式进行产品技术成熟度预测：通过对大量专利的分析，Altshuller将专利分为五个等级，并发现了专利等级、专利数量和获利能力随技术系统生命周期的变化规律，这些规律和S曲线（产品进化过程曲线）一起被后来的技术预测专家用来进行产品技术成熟度预测。

（2）应用Darrell Mann专利考察模式进行产品技术成熟度预测：受Altshullar专利考察模式的启发，Darrell Mann根据专利的基本功能，重点考察了两类特殊的专利：降低成本的专利和弥补缺陷的专利，得出了这两类专利的数量随技术系统生命周期的变化规律。据此进行产品技术成熟度预测，能够较快确定技术是否已经过了成熟期。

2、微生物燃料电池

微生物燃料电池（MFC）是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能的一种装置，其基本原理是作为燃料的有机物在厌氧阳极室中被产电微生物氧化，产生电子与质子，其中电子被微生物捕获并传递给电池阳极，通过外电路到达阴极，形成回路产生电流。而质子通过隔膜到达阴极，与氧气及电子反应生成水。微生物燃料电池具有无污染、适用范围广泛等优点，目前已经成为治理污染、开发新能源方面的研究新热点。

目前针对MFC专利领域的研究主要为专利趋势分析、分类号研究及检索和专利申请状况分析，但是针对MFC产品技术成熟度预测的研究未见报道。

二、样本构成

1、检索数据库

使用的检索系统为CNABS。

2、检索关键词及主要分类号

关键词：微生物、燃料电池、MFC

主要分类号：分类号： C02F、H01M

3、检索结果

检索截止日为2012年11月30日，经过去除噪音及去除同样的发明创造后，共获取2000-2011年相关专利申请182篇，作为主要统计分析样本；2000年之前未见相关专利申请；2012年专利申请公开不完全，仅作为背景分析，不纳入统计分析样本。

三、微生物燃料电池专利的分级和分类

专利分级使用Altshuller发明的专利五级分级标准，通过全面阅读分析专利信息（权利要求书、说明书及附图、摘要）、确立标志性专利、纵向比较等步骤而得出具体的分级；专利分类中关注Darrell Mann的专利考察模式中重点考察的两类特殊的专利：降低成本的专利和弥补缺陷的专利，确定每份专利或申请所属于的类别，最后统计数量，拟合曲线，与分级过程可同步进行。

1、专利信息分析与整理

在对微生物燃料电池进行分级和分类前，首先通过对专业背景资料和专利信息的阅读，对微生物燃料电池技术的发展有全面的了解，主要分析专利申请所要解决的技术问题，以及解决该问题所采取的技术手段。通过阅读分析，可以主观的了解技术的继承与发展脉络，为分级作准备。

在专利技术发展中，微生物燃料电池的技术改进主要为系统构型的改变、电极材料的改进、交换膜材料的变化及微生物的选用等。

微生物燃料电池在结构上可以分为单室MFC和双室MFC两种。典型的双室MFC由阳极室、质子交换膜和阴极室组成。单室MFC省去阴极室直接把质子膜固定在阴极上，阴极室暴露在空气中，空气中的氧气直接传递给阴极。二者各具有优缺点，在专利发展中发明人对MFC构型进行不断的调整，以克服在先技术的缺陷。例如申请号为20051001185.5（一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池）的专利为首个单池式微生物燃料电池；申请号为20051008661.8（生物反应器——直接微生物燃料电池及其用途）的专利申请为双室结构的变形，即主要由筒状的阳极室、阴极室及将两室中间隔开的质子交换膜构成；申请号20071014496.5（一种管式升流式空气阴极微生物燃料电池）的专利，具备了微生物燃料电池构型的优点，并结合了上升流活性碳阳极和无膜空气阴极于一体的，可以使两电极间距离尽可能最小。

从MFC产电机理来看，阳极作为产电微生物附着的载体，不仅影响产电微生物的附着量，同时还影响电子从微生物向阳极的传递，因此早期很多研究都集中在阳极材料的选择和修饰上。阴极作为电子受体，主要是氧化态的物质，近年在专利申请中也较为常见。例如申请号为20071019540.5的专利提供了一种铁离子循环电极及其制备方法；申请号为20071019656.9的专利提供了一种含锰离子的微生物燃料电池阳极的制备方法；申请号为20091004092.0的专利公开了一种用于微生物燃料电池的布阴极组件及其制备方法，该布阴极组件包括防水透气层、布基材料层和导电催化层或者包括防水透气布和导电催化层；申请号为20101001927.1的专利中使用碳化镍钼作为微生物燃料电池阳极；申请号为20101022015.2（一种微型微生物燃料电池）的专利申请中的阳极为金丝微电极阵列，空气阴极为膜电极：质子交换膜、催化剂层和气体扩散层。

膜材料在MFC中的应用主要为分离两极室中的电解液，同时使阳极室中的质子通过，其中质子交换膜被广泛使用。但出于成本的考虑，去膜和采用其他膜对质子交换膜进行取代成为专利申请的一个发展趋势，例如：申请号为20051011421.3（燃料电池用菌紫质质子交换膜的制备方法）的专利采用微生物作为燃料电池中质子交换膜，对环境不造成污染有效地降低了质子交换膜的生产成本；申请号为20081002795.3（一种微生物燃料电池及应用）的专利采用的膜材料为离子交换膜，具有与传统使用质子交换膜MFC相当甚至略高的输出功率与产电性能，能很好的替代传统使用质子交换膜MFC，并可降低微生物燃料电池成本。

微生物的选择影响着代谢通路，从而影响对有机质的去除和/或能量输出功率。在微生物的选用上，根据不同的发明目的有产气肠杆菌（申请号为20081002922.2）、海洋酵母（20091009798.8）、希瓦氏菌（申请号为20091014094.3和20091030567.7）、弗氏柠檬酸杆菌（20091019363.9）、蜡样芽孢杆菌（20111034751.2）等等。

此外，在应用的领域上，除了传统的用于发电和废水处理的微生物燃料电池之外，该技术扩展到其它的广大领域中，例如：申请号为20061003825.2（一种生态厕所）的专利申请利用微生物燃料电池理论，设计了粪便-微生物-质子膜-电极构成的“粪便电池”；申请号为20091009346.8的专利申请公开了一种面向植入式医疗设备供电的微生物燃料电池系统，该系统设置在人体的横结肠中，利用肠道微生物和内容物产电，可为植入式医疗设备提供能源；申请号为20101014660.4（微生物燃料电池及安有该电池的发电装置）的专利申请公开了一种安有微生物燃料电池的发电装置在稻田进行微生物发电中的应用；申请号为20111008632.6的专利申请中的微生物燃料电池能降解挥发性有机物，在处理挥发性有机废气的同时实现电能的回收。

2、分级

Altshuller的专利五级分级标准，具体如表1所示：

经过对专利信息的阅读分析后，确立了标志性专利：申请号为00810805（一种用于废水处理的使用废水和活性污泥的生物燃料电池）的专利为首个进入中国的微生物燃料电池申请，至少用到微生物、电池、废水处理三个领域的知识，采用交叉学科解决了产电的同时能够进行污水处理的的技术问题，创造了一种新的系统（仅在专利领域考虑）。作为首个标志性的专利，在专利等级分析时，定级较高，为4级；申请号为20051001185.5（一种以有机废水为燃料的单池式微生物电池）的专利为首个单池式微生物燃料电池，无须外加动力来提高阴极表面的氧气含量，无须投加电子转移介体，并且阳极池无需氮气吹脱就能较好地维持厌氧状态，使系统发生了质变，经过综合考虑，在专利等级分析时，定为3级。

对于其余的专利或申请进行分级，也要经过纵向比较，分析其所要解决的技术问题及采用的技术手段，根据分类标准来定级，例如：申请号为20061014499.1（可堆叠式单室微生物燃料电池）的专利公开了一种可堆叠式单室微生物燃料电池，这种构型虽然是首次出现，但是为通过数量的叠加来提高产电能力，量的变化更为明显，在Altshuller的专利考察模式中通常将这类专利定为一级。当然，如果专利中出现其他的技术特征，协同使得该专利较之前的专利申请有质的改变，分级可以再考虑；申请号为20091004203.8（一种微生物燃料电池及其制备方法和应用）的专利将微生物燃料电池及电芬顿有效的结合起来，使系统发生了质的变化，用到了全行业的知识，因此定位2级；申请号为20091007803.6（一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺及装置）的专利利用微生物燃料电池的内电流在处理污水、产电的同时脱盐。使系统发生了质的变化，用到了全行业的知识，因此定位2级；申请号为20101022182.0（一种植物——土壤微生物燃料电池系统）的专利申请中，使阳极电极置于植物根部周围的土壤内，阴极电极置于土壤表面。主要以植物光合作用生产并释放到根部的有机质为燃料，避免了产电微生物以污水中有机质为燃料时，有机质对产电微生物的抑制作用，从而导致产电效率低的问题。系统发生变化，用到了全行业的知识，定位2级。

经过对分析样本的全面阅读与分析后，最终将微生物燃料电池专利信息整理汇总如表2所示：

四、微生物燃料电池产品技术成熟度预测

1、Altshullar专利考察模式

根据表2内容，绘制专利数量统计曲线和专利等级统计曲线，并与标准曲线进行对比，如图1、图2所示。

统计曲线拐点位置与标准曲线对应的拐点位置如箭头所示。根据曲线拐点可以预测，微生物燃料电池产品技术目前已结束婴儿期，处于快速成长阶段。由专利数量统计曲线可知：技术系统较婴儿期阶段有较快的发展，研发数量稳步增长。而对于专利等级统计曲线的变化：当微生物燃料电池产品技术进入稳定的发展轨道，数量增长明显，某个特定技术空间内的专利密度增大，将会导致专利保护范围的缩小，且会出现大部分针对单一要素进行某一指标的提高的专利技术，从而拉低专利等级。

2、Darrell Mann专利考察模式

在进行专利数据整理时，发现2000-2011年间高校申请和科研院所申请量占总申请量的96%，从侧面说明微生物燃料电池产品技术还处于研发阶段，因为还没有大规模投入使用，反映在Darrell Mann专利考察模式中，以降低成本为目的的专利申请会小于弥补技术缺陷的专利申请。

Darrell Mann专利考察模式主要应用是快速判断技术是否进入成熟期。根据表2内容，绘制弥补技术缺陷专利数量统计曲线和降低成本专利数量统计曲线，并与标准曲线进行对比，如图4、图5所示。

从图4（a）和图5（a）中可以看到在2009年到2010年间弥补技术缺陷专利数量和降低成本专利数量出现了明显下滑，结合图1（a）——专利数量统计曲线，可以看到其原因为2010年专利申请数量明显低于2009年。这种情况的出现有以下的可能：（1）对专利申请的国家和地区进行统计，发现2009年进入中国大陆的专利申请共7份，占2009年专利申请数量总数的17.9%，而2010年其他国家和地区进入中国大陆的专利申请数量为0，2011年同样为0，说明其他国家和地区出于技术发展或专利战略等原因，于2010年起逐渐放弃我国的专利市场，使专利申请数量受到影响，而这个原因很可能是由于遇到了产电能力难以大幅度提高的技术瓶颈以及生产成本的控制难以达到实现广泛应用的目的；（2）微生物燃料电池领域的研究主力为高校和科研院所，2009年有24所高校及科研院所提交了专利申请，2010年仅有19所，研究室的科研方向转向也部分影响了2010年的专利申请数量。

但是该曲线的下滑段并不影响曲线上升的总趋势判断，从图4和图5中可以看出，微生物燃料电池产品技术还未进入成熟期，结合对专利信息的理解和两种分类专利数量对比，应该还处于成长期当中。

五、结论

进入我国最早两份关于微生物燃料电池的申请（申请号：00809995、00810805）均由韩国科学技术研究院于2000年递交，之后才出现由我国高校兴起的微生物燃料电池专利申请，在经历模仿、吸收后、开始创新，因此微生物燃料电池产品技术经历的婴儿期比较短暂，进入成长期比较迅速。

经过对专利信息的分析，同时结合期刊文献公开的关于微生物燃料电池的资料，认为应用Altshuller和Darrell Mann的专利考察模式对微生物燃料电池产品技术的成熟度预测结果是可信的。在未来的发展中，微生物燃料电池技术将会不断的成熟，成为污水处理领域的常用技术。

第2篇：生物燃料电池的应用范文

见证奇迹

亲爱的智慧星们，现在我们位于荷兰东部，连接埃德和瓦赫宁的一条公路上。夜幕刚刚降临，在预定的七点钟，公路边护栏上的路灯“刷”地一下全亮了。我和在场的所有工作人员兴奋地跳了起来！与此同时，对讲机里传来声音：“‘电花园’成功启动，再重复一遍，‘电花园’成功启动！”所有人激动不已，哈哈，植物电池的应用大获成功啦！

“秘密基地”

他们是怎样办到的呢？小桶很好奇这个问题，便央求现场的弗雷德里克研究员带我去看看他们的“秘密基地”。弗雷德里克欣然同意，然后带着我走了一段儿就停了下来。在路灯的照射下，我看到路边有一大片茂盛的水生植物，仅此而已，这就是基地的全部？

看着我疑惑的神情，弗雷德里克给了我一个手电筒，让我看看植物下方。我猫着腰仔细查看才发现，茂密的水生植物之间竟然拉着电线和电极，而电线则被引向公路。弗雷德里克告诉我，在这片100平方米的花坛里，一共有400个植物电池，真正的功臣就是它们，是它们给了路灯电力！而“电花园”也一样，那里也有400个植物电池，能够给300个发光二极管供电，从而让整个花园都亮起来！

可再生电源

哎，小桶这会儿真是懊悔当年没有好好学习，所以现在对于植物电池这件事情是一点都摸不着头脑，真搞不懂植物是怎么产生电流的？微生物燃料电池和普通的燃料电池又有什么区别呢？

弗雷德里克研究员不得不给我恶补一下物理知识。原来，普通燃料电池内部是由化学反应产生电流，利用的是氢的氧化作用。而微生物燃料电池，利用的则是微生物（细菌）的自然化学反应来产生电流。简单来说，就是植物在进行光合作用生长的过程中，会产生超过其自身需要的更多的糖，这些多余的糖会被周边土壤回收和分解，释放出质子和电子。研究人员将电极放置入土壤，从中捕获电子发电，依靠植物的不断生长产生持续的电力。

那具体是怎样操作的呢？弗雷德里克解释说，他们首先是在温室中栽培这些植物，然后把它们移植到60多平方厘米、装有电极的塑料容器中，然后放到现场去。

发展前景

边走边聊，我们已经来到了史上第一个“电花园”。真不可思议，花园小道一边是茂盛生长的水生植物，一边是整齐排列的发着橘黄色梦幻光线的LED灯，将整个公园都衬托得如童话王国一般。

当我问到微生物燃料电池的发展前景时，弗雷德里克介绍，这项技术的最大优势就是它是绿色可再生能源，可以说是取之不尽用之不竭，直到植物生命终结。但劣势是，微生物燃料电池的产出比较小，1平方米只有0.2瓦的功率，只能支持一个LED灯泡。难怪我们刚刚看到电池之间要相连，就是要产生足够电流的原因呀！

第3篇：生物燃料电池的应用范文

关键词：新能源汽车；代用燃料汽车；混合动力车；发展态势

中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）08-0-01

引言

汽车产业是拉动国民经济的支柱型产业，同时也是高消耗高排放型产业，它在低炭经济转型中扮演着重要角色。我国经济和市场的高速发展，吸引了众多发达国家的汽车制造厂家来中国发展，带来先进产品和技术的同时也使我国面临着环境保护的巨大压力，如石油危机、城市环境污染、及交通恶化等。低碳经济是以低能耗、低排放、低污染和高效能、高效率、高效益为重要特征，以尽可能少的温室气体排放获取尽可能大产出的新经济发展模式，将成为我们可持续性发展的必由之路。我们传统的汽车产业发展模式对于发展低碳经济有着明显的阻碍作用，因此汽车产业必须以技术创新为核心向低碳转型，以适应低碳经济的趋势。

一、总体发展趋势

在长期的研究和开发进程当中，各国政府、相关科研机构及国际汽车大公司都对传统内燃机汽车与新能源汽车的发展趋势方面形成了共同认识：即在未来的20年内，汽油和柴油人还会是汽车主要的能量来源，也就是说传统汽油机仍然继续扮演重要角色，但市场份额将在此后明显下降，而柴油车短期内可能仍将在重型车辆领域继续保持很高的市场份额；新能源汽车近期的解决方案是传统内燃机新技术和代用燃料汽车方面；中期的方案则是混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期的方案是纯电动汽车和燃料电池汽车，特别是资源极为丰富且完全没有污染的氢燃料电池汽车将重新定义整个世界汽车产业发展的格局。

二、重点领域发展态势

1.代用燃料汽车领域

部分代用燃料汽车已经逐步进入商业化实用阶段。所谓代用燃料汽车是指使用除常规燃料(汽油和柴油)以外的燃料的汽车，代用燃料主要分气体燃料(天然气、液化石油气)、生物质燃料(乙醇和生物柴油)和煤基燃料(甲醇、二甲醚和煤制油)，等等。代用燃料汽车有利提高能量效率和降低排放，从而改善能源的消费结构，且技术难度相对较低可操作性强。但代用燃料汽车中的气体燃料和煤基燃料同属于不可再生能源，不可再生资源意味着受资源和成本限制，而且这两种燃料效率和排放改善程度并不十分显著；生物质燃料则容易破坏环境并影响粮食安全问题。所以总体来看，代用燃料汽车发展不能均衡，受区域因素限制多、适应能力较差，虽然欧洲国家想重点发展生物燃料汽车，但目前除生物资源比较丰富的巴西外，其它地区普遍推广不太现实。

2.混合动力车领域

混合动力汽车是比较现实的解决方案。混合动力因为采用了内燃机和电动机两种动力，同时兼顾了传统汽车和纯电动汽车的优越性，混合动力是由单一发动机驱动向纯电动驱动转移的必经环节。混合动力汽车按动力系统结构来划分，可分为串联式、并联式和混联式等3类；按混合程度不同则可划分为微混、轻混、中混、重混和插电式混合等5种类型。合理采用混合动力技术节油减碳效果明显，成本也能较好地得到控制，因此混合动力汽车更有实践可能性，目前已成为各国汽车公司产业化的重点。日本最早开始开发混合动力汽车，并最先实现了产业化，丰田、本田是国际市场上混合动力技术的领跑者。将来随着混合动力技术水平逐步成熟，实用化程度和产业化水平系统性提高，最终将实现向电气化转化。

3.纯电动车领域

纯电动汽车方面，其电池技术是发展瓶颈，有待取得实质性突破。远远早于内燃机汽车，纯电动汽车问世于19世纪90年代，但由于性能发展不及后来居上的内燃机汽车，一度退出汽车发展历史舞台。如今，随着高性能锂离子电池和一体化电力驱动系统等技术的发展应用推广，纯电动汽车取得很大进步，在产品研发、示范和试用方面都有突破，小规模的商业化推广应用在许多国家和地区开展开来，目前世界上总共有近5万辆纯电动汽车在运行，主要应用领域为市政用车、公交车、公务用车和小型私人用车等。但目前纯电动汽车领域还有非常多缺陷，电池普遍存在价格昂贵、功率密度低、能量密度不高、性能不稳定、充电时间长、循环寿命短、存在安全和环保隐患等重大缺点，各方面技术还有待突破，需辅助采用其它技术满足用户需求，如采用增程式方案，在纯电动汽车上增设常规能源系统为车辆补充电能，或用超级电容器进行功率辅助等。因此，纯电动汽车在电池技术取得实质性突破前难以大规模市场普及。

4.燃料电池汽车领域

燃料电池汽车是终极解决方案。燃料电池汽车具有高效率、零污染、零碳排放、燃料来源广泛等特点，这些优点使其成为最具诱惑的终极汽车能源动力方案。燃料电池通过氢气燃料和氧气的化学作用直接变成电能进而驱动汽车，不经过燃烧。但从目前情况看，短期无法根本突破燃料电池的可靠性和耐久性；而依赖于贵金属铂，又导致催化剂又成本高昂；氢存储供应问题也一直无法很好解决，所以市场化难以形成。但各国鉴于其重要的战略意义，始终未放松对燃料电池汽车的攻关研究。其中美国是燃料电池汽车技术起步最早的国家，德国和日本从90年代初期也加入了研发行列，美、日、德共同成为燃料电池汽车技术的领军者。除了各国政府主导的燃料电池开发计划外，各国各大汽车公司也投入大量的人力、物力、财力进行开发，取得了不少重要进展。

参考资料：

[1]清华大学中国车用能源研究中心,著.中国车用能源展望2012[M].北京:科学出版社,2012.

[2]周宏春,著.低炭经济学[M].北京:机械工业出版社,2012.

第4篇：生物燃料电池的应用范文

早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。

当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正

日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作

为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。

燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的

燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。

二、燃料电池技概群汽车上的应用

FC是一种将储存在燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。

FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用作辅助电源（APU）。

事实上，人们考虑更多的是FC电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内

燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来说尤为方便。

目前开发的FCEV主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一蓄电池混合动力车。纯燃料电池动力车采用大功率的FC堆栈，以确保在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续程器。

当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地转化为电能，它可以为汽

车辅助设备提供足够的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。

汽车用FC研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，由于具有能量转化率高、低温启动、无电解质泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是由于PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提高了成本；而且限制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。对于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够实现商业化。

在PEMFC的基础上，以甲醇代替纯氢直接作为燃料，可以大为简化系统，这种PEMFC称为直接甲醇燃料电池（DMFC）。DMFC具有体积小、重量轻、燃料来源丰富、价格便宜、储存携带方便等优点，是理想的汽车动力源。对于DMFC而言，甲醇的阳极氧化迟缓及甲醇通过Nafion膜（全氟磺酸膜）的渗透所引起的阳极性能衰减是限制DMFC发展的主要问题。目前许多研究人员正在开发新的替代Nafion膜的聚合物膜，也取得了很大的进展。提高甲醇氧化的催化剂活性，减少贵金属用量也是DMFC技术实用化的关键。专家们认为这项技术距离实用化至少还需7年时间。尽管如此，许多人仍把它作为FCV的首选技术进行开发和研究。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种全陶瓷结构FC，其能量转化效率最高，操作方便，无腐蚀，与PEMFC相比，燃料适用面广，不须用贵金属催化剂，而且不存在DMFC的液体燃料渗透问题。但是

SOFC受电解质所限，须高温（1000℃左右）工作，导致启动慢，这是SOFC在汽车上应用的致命弱点。

随着SOFC技术的发展，其操作温度降至700－800℃，与燃料的重整条件接近，可以实现燃料的直接

内重整，不仅降低了堆栈成本，而且简化了热管理，使系统变得更紧凑，已经被用作汽车的APU。最

近低温SOFC的研究取得了突破性进展，采用新型低温固体电解质和高活性的电极材料，使工作温度降至500℃以下，若将其再与蓄电池或超级电容器联用，就可以用作汽车的动力源。无论是从技术还是从成本来看，低温SOFC汽车都有希望与PEMFC汽车在未来的FCV市场上一较高下。

除了上述三种FC在汽车上有很好的应用前景，碱性燃料电池（AFC）和磷酸燃料电池（PAFC）这

两类最早开发的FC也被应用于汽车，目前均有相应的样车推出。但是在汽车上的应用并不成熟，还有大量的技术问题有待解决，所以不为人们所关注。FC技术日新月异，新的FC将综合各种现有FC技术的优点，有望开发出性能更好、更实用的FCV。

三、燃料电池汽车的产业化前景

目前FCV的产业化至少有三大困难要克服：

一是成本问题。由于要用到贵金属Pt，因此成本居高不下。现在石油比氢便宜得多，但随着石油的减少，价格上升，再加上污染环境治理的成本，氢就显得更经济。此外，批量生产FC，研制新的电池材料，可以进一步降低成本。

二是氢源问题，包括氢的制备、储存与运输。地球上的氢虽然蕴藏丰富，但是不易直接获得。氢通常通过电解水获取；也可从石油、天然气和煤等化石燃料中转化而得。但是从长远考虑，氢必须通过可再生能源获得，如生物能、水电、太阳能、风能或地热能。对于FCV来说，提取氢燃料固然重要，但更重要的是如何安全、有效地将氢储存在汽车上。原则上，氢的储存方式有3种：高压气态、低温液态和固态。固态氢是用金属及合金的氢化物吸附氢，就像海绵吸水一样，储氢效率很高，安全性好，是目前最理想的储氢方式。

三是加氢站等基础设施缺乏，这是困扰FCV产业化的最大障碍。如果没有大量方便的加氢站，

FCV不可能正式走上高速公路，但如果没有大量的FCV所产生的需求，大量的加氢站又不可能出现。要解决这一矛盾需要政府、社会、能源公司的方方面面的参与。政府部门要从政策上、资金上给予大力支持，鼓励社会融资和企业投资，就有可能办好基础设施建设。

如果解决了FCV面临的主要问题，FCV开始进人千家万户，那么我们身边的社会将会发生巨大的变化。那时，我们将看到过去嘈杂、污浊的高速公路上只有清洁环保的FCV奔驰的身影。

同时，与燃料电池相配套的工业也将迅速发展：汽车加油站将变为四通八达的加氢网；炼油厂不

再是热门的汽车附属工业，“炼”氢厂将扮演燃料生产的重要角色。FCV将不仅是洁净未来和新型汽车经济的催化剂，同时也是全球氢经济的发展动力。

四、结语

FCV以其零尾气排放和对能源的独立性，实现了汽车工业长期梦寐以求的目标，并向世人展示了其良好的应用前景。我国传统汽车产业发展滞后，发展FCV是赶超世界汽车工业先进水平的唯一机

第5篇：生物燃料电池的应用范文

我国的新能源发展战略――国家发改委能源研究所可再生能源发展中心主任任东明

2000年到2008年，我们国家能源消费的增长速度，平均达到每年8.9％，远远高于同期世界的增长速度的2％。有数据显示，我国已经超过美国，成为世界第一大能源消费国。

我们的新能源发展战略方向，主要是要适用能源与环境的协调发展，以能源结构转型为要求，尽管我们国家能源结构正在调整，也是适应世界各国能源调整的大趋势，但是，我国是世界上最大的发展中国家，如果未来仍然把消费能源作为单一能源来源，有可能在世界上失去掌控自身发展的话语权，在这个背景下，我们提出了一个目标，争取在2020年非化石能源在一次能源消费总比重达到15％，2020年达到40％～45％，如果以2020年全国一次能源需求总量46亿吨标准煤作为基数的话，如果要实现15％的目标，新能源要达到7亿吨标准煤的当量，如果扣除水电、核电、生物质能燃料贡献，需要风电、太阳能发电等可再生能源贡献1.5亿吨标准煤，得出电力4700亿千瓦时，这个量相当巨大。

我们对于化石能源的调整，就是2020年的装机量将从2007年确定的3000万千瓦提高到1.5亿千瓦，太阳能从过去确定的180万千瓦大幅提高到2000万千瓦。由于日本福岛核电危机，我国核电原来确定的8000万千瓦的发展目标需要相应调整，估计下调到4000万千瓦左右，中间缺少的量将由其它能源分摊，水电将负责8％～9％，太阳能、生物质能、风电负责约4％，太阳供热、生物柴油、燃料乙醇大约负责2％。

从国内外发展来看，世界在进入21世纪第一个十年里，可再生能源可谓迅猛发展，表现在风电方面，随着技术的发展，装机容量迅速增加了70多倍，太阳能从多晶硅到现在的太阳能电池，新技术不断涌现，转换率不断提高，成本也不断下降，从国内来看，风电成本基本与常规能源相一致，太阳能发电成本在过去几年大约降低了50‰生物质能成本基本保持稳定，海洋能和地热能刚刚起步，潮汐能等还处在实验研发阶段，我国风电太阳能资源分布在三个地区，为了保证我国新能源战略目标的实现，我国出台了一系列的法律法规和政策，到2008年，中国可再生能源达到了2.5亿吨标准煤，约占一次能源总量的8.6％。

台湾燃料电池产业发展的策略规划――台湾经济研究院研究一所所长左峻德

世界各国都在加大力度发展燃料电池技术，虽然燃料电池技术现在还是比较新的领域，但是在产业上的应用范围却很广，小到手机电池，大到飞机动力机组，都有燃料电池技术的影子。由于高环保、高能源效益等特性，燃料电池已经成为当前能源科技领域不得不发展的重要一环，目前国际上，日本在燃料电池日用产品市场已经是一家独霸，没有其它的厂商可以与之竞争，日本在燃料电池的成功是建立在之前的大力推进下，政府与企业充分合作，政府从2005年开始对燃料电池生产企业实行逐年下降的补助制度，到2009年则取消对企业的补助，转为对消费者消费燃料电池实行补助，由于高额的补助，厂商有了足够的动力的去推动燃料电池技术的进步。如果我们现在开始投入燃料电池的研发，加快定制型技术的研发，是不太有市场机会，最多是争取代工，但是主要的利润已经被日本先进厂商占去，代工已经没有什么前途可言，因此，我们要选择对我们产业化发展更有帮助的技术发展策略。

三星电子产品很有机会，全球手机市场是几亿台的消费量，在市场上的热销IPAD等掌上移动设备，都是三星电子燃料电池的载体，可以支撑起一个很大的市场，目前海峡两岸已经成为世界各电子产品的主要制造、代工产地，是一个现成的大市场，我们应该抓住机会，不能错失。

在运输载具方面，世界各国都在加大发展力度，大陆也不例外，在燃料电池汽车上，全球在温室气体减量上，世界各国都有减排的要求，在运输工具的减排上，从清洁燃料的供应到电动车上，所有世界大型汽车厂，都以燃料电池汽车为最后的发展目标，所有汽车厂都还没有改变，现在距离2015年燃料电池汽车商业化还有四年时间。日本宣布要在2020年达到500万台燃料电池汽车，1千万的家庭用燃料电池用品，日本的燃料电池汽车已经在试运行，欧美国家也紧随其后。

台湾在燃料电池产业上，上下游整个产业链约有30多家的厂商，已经为世界大型企业，如杜邦公司的主要代工厂。

摩托车产业在世界上有5000万辆的市场，日本、德国都有在发展燃料电池摩托车。摩托车的污染很严重，国内的电摩所用的铅酸电池虽然方便，但是对环境的污染也很严重，燃料电池摩托车的环保效益是最高的，台湾在电动摩托车方面有很大的支持，全岛有1500万台摩托车，有700万人每天以摩托车为主要交通工具，福建与台湾气候相近，摩托车一年四季都能运行。以汽油为动力的摩托车的温室气体排放量很大，大陆去年生产了4000万辆的电动摩托车，2000万辆的内燃型汽油摩托车，如果要对运输部门进行温室气体减排，那么，清洁型的燃料电池摩托车无疑有着十分巨大的市场。如果政府还能出台支持政策，燃料电池摩托车不仅在两岸发展，更能在世界市场上拥有很大的机会。

大陆现在在燃料电池汽车和公交车上已经和世界同步发展，具有了很强的竞争力，希望在摩托车市场上可以实现两岸的共同合作。另外，还要在技术领先、市场份额大的产品方面尽快进行标准的制定，紧接着进入国际市场，为两岸的产业在国际市场上争取更多的商业机会。

未来最大光电市场在美国――台湾高雄应用科技大学教授艾和昌

世界上最早发展太阳能光电的国家是日本，其次是德国，这些国家都在大规模地使用太阳能发电，也是支撑世界太阳能发电产业的主要国家，近年来有很多国家在太阳能产业上有很大的进步，但我看来，未来最大的太阳能光电市场是在美国，未来五年，会有很多太阳能光电的厂商会往美国销售产品。两岸在这个市场上来讲，目前是世界上最大的硅片生产地区，但由于两岸对于硅片的使用量还不大，要还不具备制定硅片生产技术标准的条件。未来到2020年，会有很多家庭开始使用太阳能发电的产品，现在虽然有风电、生物质能、燃料电池等清洁的发电系统，但是在家庭中要使用这些系统还是存在噪音等不便因素，因此，在屋顶使用太阳能发电还是最佳的选择，许多国

家都普遍认为，太阳能光电是可以和人类生活共存的。

要把太阳能光电做好，需要很多因素，目前太阳能模组要保用20～25年，太阳能模组需要塑化产业，金属产业，太阳能产业联合一起才能进行太阳能电池的生产研发。未来太阳能光电要和建筑物相结合，不能只是没有美感的单一的平板式太阳能板，需要设计出美观、实用的新式太阳能板，形成太阳能光电的空中花园，才能与建筑物设计相得益彰，拥有更加广阔的市场。

一些传统产业要与新能源相结合，才会重新焕发活力，再现商机。可再生能源在未来势必要等待材料科技有很大的突破才会有长足的发展，不论是太阳能电池、燃料电池还是其他的可再生能源，目前来讲，这些电池的利用科技还有很长的一段路要走，未来，还会有新型的材料面世，让太阳能电池、燃料电池等可再生能源科技有更民生的取向和价值，才会有更加广阔的市场。

链接：太阳能光电

太阳能光电的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用(800℃)。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等

未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。①光一热一电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光一热转换，后一过程为热一电转换。②光一电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

用市场定价推动能源改革――厦门大学中国能源经济研究中心主任林伯强

目前，新能源发展比较好的地方就是电价比较高的地方，电价高低对于新能源的发展是至关重要的。中国能源价格的现状是缺乏价格的长效机制，这也影响着国家的决策。新能源的优势在于能源需求和环境保护方面，要提高竞争力，短期应该是政府补贴，长期而言应该考虑提高化石能源的电价。

我国的电荒问题依然存在，最直观的原因在于需求的快速增长、干旱导致水电供应不足以及火电供应没有跟上。以我国火电厂的规模而言，积极发电就可以完全满足我国的电力需求。但是火力发电的煤供应和亏损问题制约了火电的发展。要解决电荒问题，需要理顺发电的产业链。最好的方法是实现煤电联动，由政府通过相对市场化的机制设计，通过税收和补贴来影响市场和控制电价。

缺乏定价机制的电力行业，除了投资和运行的不确定性，还会影响行业的可持续发展。对电力实行定价好处在于，一是可以理顺发电产业链，让每个发电环节实行市场价格，实现共同盈利。二是可以鼓励能源投资，吸引国外资本和民营资本参与能源投资，要提高电力行业的效率，就必须要让外资和民营资本参与进来，为能源行业设定一个经营底线和必要的财务纪律性。

三是可以减少电力成本，研究表明，电力过剩和短缺都会给经济带来损失，而短缺的成本远大于过剩的成本，如果发电企业走到了需要“集体突围”寻找其它发展方向来盈利，那么将来面临的可能是今后更大的行业矛盾和成本。“计划煤”和“市场煤”的差价导致不稳定的电煤契约，难以保证稳定的煤炭供应，只要有差价，就一定有中介，也会产生交易成本，因此，缺乏价格机制的市场扭曲，将导致更大的浪费和成本，也就造成了更高的电价。

四是电力监管，政府离不开能源，因此政府应该尽量选择市场的办法接近市场，价格机制可以同时设计补贴和税收，这都是相对市场化的做法。

五是避免煤炭重回“计划”，电力消费了中国近50％的煤炭，只要电力受控，煤炭就无法完全市场化，缺乏一个理顺发电产业链的价格机制，如果电价无法上涨，而煤炭持续上涨，煤炭的相对市场化地位终将受到挑战，如果政府选择管制电价，可能需要考虑同时管制煤价，既然可以管制电价，为什么不能管制煤价?如果没有价格机制来理顺，可以预测，煤炭将重回计划管理。

六是可以实现市场化改革，确立煤电联动机制。从开始时由政府按照机制决定联动，逐渐过渡为由电力企业自主联动，从政府设定联动范围的企业自主联动，到由电力企业根据市场供需自主调价，政府实行价格监管。发达国家在能源价格调整机制的很多方面也是价格市场化的过程，也说明这是行得通的。能源改革的关键是建立一个合理透明的定价机制，如何定价都离不开加强能源企业的财政连接和能源效率。

氢气：未来能源载体――林德集团中国及亚洲区首席代表郑华

氢气不是一次能源，自然界有很多氢元素，但不是随手可得的，它需要通过转换才能得到，因此，我们说氢气是一种能源的载体。通过和戴姆勒奔驰公司的合作，以氢能燃料电池作为汽车的动力，3万公里的行程说明了氢能的使用是完全行得通的。在2015年，林德集团将与戴姆勒奔驰公司在德国建成20个加氢站，这也是欧洲企业对社会责任的承诺。

氢气已经有100多年的使用历史了，现在的氢气主要用途是在工业上，把氢气作为能源也是在最近才开始的，为什么要选择氢气作为能源?主要是因为石油的短缺、环境的污染、温室气体的排放。氢气用于交通运输能源的载体，也遇到了产业链的问题，氢气的制备可以从化石能源开采，也可以通过水来取得，氢气的液化、压缩、纯化，再到氢气的储存、运输，最终的用户就是汽车，通过氢气燃料电池和直接燃烧的方式来为汽车提供动力。在加氢站，就需要通过加氢技术将氢气像加油一样注入车体内。

氢气的来源可以从化石能源中提取，也可以从可再生能源中提取，通过这些能源的发电来使水电解，从而制备氢气。氢气可以液化，由于气态的氢气太轻，体积也较大，因此运输成本高，就需要将氢气液化，来提高运输效益。

氢气与汽油相比有哪些价格优势?汽油在国内是统一价格，而氢气则会根据生产的成本不断波动，决定因素在于原料的价格、制取的模式和运输的距离这些都会影响到氢气的成本。

氢气可以通过燃料电池作为后备的能源来应用。另一方面，液氢还可以作为燃料使用，美国在这方面应用较多，例如沃尔玛仓库里的叉车，原先用电的叉车需要两到三个小时才能充能完毕，是用氢能的叉车则只需要2～3分钟即可充能完毕，对于追求高效率的企业来说，具有很大的吸引力。

加氢站分为便捷式的加氢站、移动式加氢站、固定式加氢站，可以为不同的氢能汽车提供多种加氢服务。

现在遇到的挑战是，便携式、移动式的加氢站只能满足临时的加氢需求，真正要实现长久的效益还是

需要建设固定式加氢站，现在人们对于固定式加油站的观念已经根深蒂固。建立固定式加氢站要考虑到满足消费者24小时不间断的加氢需求，可以同时为多辆汽车加氢，缩小加氢站的占地面积，尤其是在北京、上海这样寸土寸金的城市，还要和现有的加油站有机结合，氢气还不能取代汽油的地位，应该与之互补，欧美等国已经这样实行了。另外缩短加氢的时间、统一氢气的纯度以及有竞争力的价格等，都是制约氢能发展的问题，这也是我们下一个要攻克的问题。

风电发展趋势：向海上发展――中国可再生能源学会风能专业委员会副理事长施鹏飞

近年来，世界风电产业发展迅速，2010年新增将近4000万千瓦，累计接近2亿千瓦的风电装机总量，2010年十大风电机组国家，中国居于世界第一，远超第二名，当年中国新增1890万千瓦，而美国仅500多万千瓦，累计总量4470万千瓦，美国4000万千瓦。近期的发展趋势是，风电向海上发展，在去年，世界海上装机总量累计是350多万千瓦。

在全世界风电机组生产的制造商中，已经有四家中国公司进入了前十名。海上风电去年新增了144万千瓦，累计355万千瓦，在总的风电里仅占1.8％，今后这个比例还会不断增长。海上风电存在问题是缺少投资，能够生产在海上运行的发电机组的制造商也比较少。海上风电是集中发电，还需要改造和新建电网，另外是海上运营成本比较高。未来发展，由于欧洲在陆上可安装风电机组的土地不多，所以需要向海洋发展。

统计数据显示，中国可能存在有2亿千瓦的海上风电装机容量。中国风能资源主要集中在北部和西部，而我国的经济重心在东部和南部，两者分布不匹配，这是我国发展大规模风电的制约，另外电网的接入也是制约风电发展的主要因素。

目前我国有80多家的整机装备制造商，竞争较为激烈，只有实力强，能够提供市场需求，价格低廉的厂商才能够存在，预计在3～5年，80多家的厂商将减到10家左右。并网风电设备制造业迅速增长，国内企业已基本掌握兆瓦级风电机组的制造技术，主要零部件国内能够自己制造。

风电制造企业的竞争热点在于按照中国不同区域的实际风况量身定制新机型，提高性价比，加强售后服务竞争，三一电器提出了保修5年，并赔偿因机组故障损失电量的电费。现在国内制造商还在开拓国际市场，已经开始出口美国、印度、古巴、英国、泰国、巴西等国。

第6篇：生物燃料电池的应用范文

【关键词】新能源；汽车；技术

随着我国进一步发展，我国对于新能源汽车的投入与开发投入了大量的人力、物力与财力。2015年1月13日，科技部部长万钢指出，科技部将按照部署，继续推动新能源汽车的基础研究、关键性技术等领域的研究，为产业发展提供强有力的技术支撑，这对于新能源汽车来说，可谓发展前途一片光明。

1 我国新能源汽车发展概述

1.1 我国发展新能源汽车的必要性

随着我国国民经济正在飞速发展，未来汽车保有量将保持进一步增长的态势，在今后相当长的一段时期内，我国汽车产业仍将会保持一种较快的增长势头，这必然导致石油对外依存度急剧上升。另外，由于汽车尾气等原因造成的空气污染和环境污染也正在困扰着发展中的中国，如果不采取措施甚至会更加严重污染环境。传统能源的短缺和有限性，凸显了新能源开发的必要性和紧迫性。

1.2 新能源汽车发展的意义

首先，发展新能源汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距。其次，发展新能源汽车是控制城市污染的需要。最后，发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要。

1.3 中国发展新能源汽车产业的优势

第一，中国政府对发展新能源汽车高度重视。我国政府通过《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》等一系列文件精神，初步构筑了我国新能源汽车多元化发展战略。2009年3月，正式了公布《汽车产业调整和振兴规划》，其中目标之一，就是电动汽车产销形成规模。在这种背景下，地方政府也积极响应配合国家整体战略规划。在代用燃料汽车方面，已基本确定了因地制宜发展的方针政策。第二，中国在电动汽车发展方面拥有较好的社会基础。目前，中国轻型电动车产销量已经占到全球的90%以上，电动自行车的迅猛发展带动了国内动力电池、电机的产业发展，同时使得电动车的理念深入人心；另外，在发展的过程中形成了一定的技术积累，为电动汽车的发展奠定了良好的产业基础。第三，中国的能源状况、自然资源对发展新能源汽车产业比较有利。进入新世纪以来，我国，车用燃料电池技术不断进步，锂动力电池技术取得重大突破，油电混合动力技术进入产业化，这一系列技术非常适合在我国能源资源状况下推广应用。

2 新能源汽车种类与技术分析

2.1 燃料电池汽车

第一，概述。燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，依靠电机驱动的汽车（图1）。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，所以从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。第二，与传统汽车相比的优点分析。一是提高了发动机燃烧效率；二是降低了温室气体的排放；三是零排放或近似零排放；四是提高了燃油经济性；五是减少了机油泄露带来的水污染。

2.2 混合动力汽车

第一，概述。是指采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来运行的车型，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力（图2）。第二，混合动力汽车的优点：一是可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本；二是有了内燃机可以十分方便地解决纯电动汽车遇到的难题；三是可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量；四是采用混合动力后可以自由调整负荷少或者多时的功率输出与能量控制；五是可以利用现有的加油站加油，不必再投资；六是在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。

2.3 生物乙醇汽车

第一，概述。使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车，目前世界上已有40多个国家，不同程度应用乙醇汽车。第二，优势分析。可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，在汽车上使用乙醇，使汽车缸内燃烧更完全，可以降低尾气的害物的排放（表1、表2）。第三，应用方式分析。一是灵活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可以用氢气，并随时可以切换；二是变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇；三是纯烧，即单烧乙醇；四是掺烧，指乙醇和汽油掺合应用。

2.4 氢动力汽车

第一，概述。氢能汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出（图3）。第二，优势分析。氢动力汽车排放出的是纯净水，是一种真正实现零排放的交通工具，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。

2.5 纯电动汽车

第一，概述。电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，但是其难点在于电力储存技术。第二，优势分析。技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。本身不排放污染大气的有害气体，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，电力可以从多种一次能源获得，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。

3 新能源汽车发展主要障碍及其解决方案分析

许多国家都积极开发电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等新能源汽车。但是在发展与技术创新过程中还存在着诸多障碍和困难，如何解决好发展过程中存在的局限性和制约性已经成为全世界共同关注的焦点。现将个人对策建议归纳如下。第一，生产成本与核心技术。很多种新能源汽车存在着生产成本高、运行和维护费用高的现状，比如，目前HEV和PEV所使用的蓄电池组的价格依然昂贵。可以采取创建技术创新联盟的形式，相互学习，拓展产品技术链，构建新能源汽车共性技术研发联盟平台，重点突破动力电池核心技术瓶颈，节约生产成本。第二，续驶里程。对许多消费者来说， 充电电池的续航能力有限和充电时间较长一直是阻滞纯电动汽车普及的主要障碍，但是，随着社会的进一步发展，这一问题会逐渐的解决好。2015年1月，工信部表示已同住建部达成一致，今后所有新建小区要把充电电源建设放在同等重要位置，否则楼盘不能通过验收并销售。这对于新能源汽车来说，无疑是一大利好。

【参考文献】

[1]盛德浩，李洪.浅析我国新能源汽车发展的总体布局和趋势[J].商场现代化，2010（11）.

第7篇：生物燃料电池的应用范文

中国在新能源和可再生能源的开发利用方面已经取得显著进展，技术水平有了很大提高，产业化已粗具规模。生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等新能源发展潜力巨大，近年来得到较大发展。中国未来新能源发展有以下几个主要趋势：

一是大力发展太阳能。太阳能的利用主要是指太阳能光伏发电和太阳能电池。

在光伏发电方面，中国仍处于起步阶段，发展水平远远落后于经济发达国家，但随着中国国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升，光伏发电成本会逐步下降，未来中国国内光伏容量将大幅增加。按照《可再生能源发展“十二五”规划》提出的目标，未来5年内中国太阳能屋顶电站装机规模将为现有规模的10倍。

在太阳能电池方面，近年来，中国太阳能电池制造业通过引进、消化、吸收和再创新，获得了长足发展。中国已在太阳能电池生产制造方面取得很大进展，也将成为使用太阳能的大市场。

二是大力发展风能。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2011年中国累计风电装机容量再创新高，海上风电大规模开发也正式起步。“十二五”期间，中国风电产业将继续保持每年10 000兆瓦以上的新增装机速度。风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。

三是大力发展水能。目前，中国不但是世界水电装机第一大国，也是世界上水电装机在建规模最大、发展速度最快的国家之一。随着中国经济进入新的发展时期，加快西部水力资源开发、实现西电东送，对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展，无疑会发挥极其重要的作用。

四是积极发展核能。发展核电是中国调整能源结构的重点之一。未来5～10年，我国新建核电机组将以每年5～8台的速度递增，成为世界核电发展的火车头。

第8篇：生物燃料电池的应用范文

关键词：新能源车；交通工具；节能；发展趋势

中图分类号：J05 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）30-0265-02

一、交通工具的新能源时代即将来临

2012年4月23 日，全球汽车业的盛会第十一届北京国际车展成功举行。而在汇集了全球所有的最顶尖的新车靓车中，95 辆新能源车的出现吸引了现场所有人的眼球。人们不禁开始揣测，传统汽车工业是否已经走到了末路，未来的交通工具会向什么方向发展。

“节能减排”是近年来面对全球性的生态环境恶化、石油匮乏、温室气体等问题提出的议题。“节能”是指节约能源，“减排”指的是较少碳排放量。新能源则是可再生的绿色能源，主要包括太阳能、风能、生物能、潮汐能等等。

全球的石油资源在急速消耗，而普通以汽油为燃料的轻型汽车内燃机的热效率却不足35%，这意味着传统汽车将石油资源大部分能量都浪费了。同时，数目庞大的交通工具向大气中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物。新能源交通工具主要依靠各类电池提供动力，能够节约石油资源，利用可再生能源，因此给人们留下了“绿色、无污染的”的印象。但是，这样的评价是否过高了呢？

目前，我国新能源交通工具遍地开花，今年7月出台的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012～2020）》指出，争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆。面对如此火热的发展形势，新能源车究竟如何真正地做到节能减排，仍需要进一步的探讨。

二、新能源交通工具发展现状

新能源汽车是指采用除汽油、柴油之外的燃料作为动力来源的交通工具。主要是纯电动汽车和混合动力汽车。

插电式纯电动车通过与电网连接直接从电网中获取电能，并储存在动力蓄电池组中。其动力全部来自车辆底盘电池组。插电式纯电动汽车上有AC/DC充电机，可以直接将220V电压转换成充电电压接入车身充电，也可以在公用充电设备上进行快速充电。由于目前锂离子电池的能量密度比较低，纯电动汽车一般续航能力差，平均续航里程不到200公里，因此要求配套的充电设施完善。

混合动力车一般指的是插电式的混合动力车，车上有两个及两个以上动力来源，一个来自内燃机发动机，其余由电发动机提供。电池组可以包括蓄电池、太阳能电池、燃料电池。目前的混合动力车一般是由内燃机发动机和蓄电池共同提供动力。

燃料电池车是纯电动汽车中的一种，以氢气和氧气进行化学反应产生电力直接驱动引擎行驶的车辆。

太阳能汽车是依靠太阳能光电板将太阳能转变成电能提供动力的汽车。有蓄电池的太阳能车能够在能量供给充足的情况下，将富余电能储存在蓄电池中以后再用。

目前，插电式纯电动汽车的技术相对成熟，电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转和传动部件少，维修保养工作量小，易操纵。在安全性方面，插电式纯电动车相较氢动力燃料电池车更为可靠。另外，插电式纯电动汽车只要有在有电力供应的地点就可以进行充电，使用起来相较其他类型的新能源车更方便，是我国政府扶持推广的主要新能源车型。

三、新能源交通工具的节能效果

（一）新能源车使用阶段的节能效果分析

纯电动车的底盘主要由电动机、电池组、驱动力传动系统、电控系统等组成。电池技术是纯电动车最难解决的关键技术。纯电动车依靠蓄电池存储电能，电池的能量密度决定了电池存储电能能力大小。电池的能量密度太小意味着电池的体积将会过大，也就会造成电池质量太大而增加车辆的能源消耗。

插电式纯电动车通过与国家电网连接直接从电网中获取电能，并存在在蓄电池组中使用。在我国所有发电方式中，火力发电占78%左右，煤炭的燃烧会释放出大量二氧化碳。仅从这一点来看，电动汽车并非是真正零排放的。但燃煤的能量转换效率比内燃机高很多，因此在使用过程中，电动汽车相较传统汽车的节能效果非常突出。

混合动力车是目前新能源汽车中技术较为成熟的一种，它是传统汽车基础上的创新和升级。混合动力汽车在全球范围内，已经实现了商业化运作。在传统汽车底盘的基础上增加了电动力系统使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池，既能保证足够的动力，又可以大大降低碳排放，提高能源利用效率。但据预测，即使到2020年，混合动力车中汽油燃料所占比例仍无法低于50%。

燃料电池车底盘主要由燃料电池组、氢气罐、蓄电池、动力输出系统等构成。据戴克公司对NECAR4 型燃料电池轿车的测试， 燃料电池电反应堆的能量转换效率为62%。如果除去燃料电池发动机辅助系统、电机及其驱动系统的能耗，从蓄电池组到车轮的效率为37.7%，是内燃机效率的两倍以上。

太阳能汽车的技术仍未成熟，受到环境影响很大，如果没有阳光，车辆将处于“瘫痪”状态。另外，车身的造型也需要在电池板面积最大化与空气动力学效果最优及乘坐空间三者之间找到一个平衡点。目前太阳能电池中技术最成熟应用最广泛的是硅太阳能电池。以二氧化硅矿石为原料制取的硅太阳能电池板分为单晶硅和多晶硅。太阳照射的光线中蕴含着巨大的能量，但太阳能电池的光电转化率却很低。单晶硅具电池的能量转换率仅15%，而多晶硅电池的光电转换效率则大概在10%以内。

第9篇：生物燃料电池的应用范文

【关键词】工程车辆 应用背景节能技术发展趋势

中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：

一、节能技术的应用研究的背景和必要性

中国政府在哥本哈根气候会议前宣布到2020年在2005年的基础上单位GDP二氧化碳的排放要降低40%一45 %，因此中国需要进一步降低能源消耗，大力发展低碳经济，以推动整个社会逐步向节能、环保、低碳转变，实现和谐科学发展。大部分的工程车辆侧驱动在操作时，总能量消耗，在工作变动频繁的负载变化范围，有各种形式的功率损耗，其能源消耗是一个突出的问题。为了提高效率，它已成为更重要的是节省能源。我国实施新的《中华人民共和国节约能源法》将节能减排成为基本国策，是国家能源战略的重要组成部分。国务院出台一系列节能减排的政策法规和通知，以保证节能减排工作的顺利实施。

随着全球工程车辆的快速发展，各种工程车辆和工程机械社会总拥有量的总功率远超过道路运输车辆，因此对石油资源的需求量大，对生态环境的影响破坏也越来越大;作为目前工程车辆主要能源之一的石油资源的储量是十分有限的，为了保证各种车辆工业能够维持长期稳定发展，必须研究节能技术以减少燃油的消耗量。随着新能源和节能技术在汽车上的成熟应用，移植在工程车辆领域进行应用已具备可靠的条件，节能环保的工业车辆更具有市

场竞争力。

二、工程车辆的主要节能技术和应用情况

节能技术是通过技术上的改进和应用，更加有效、合理地利用能源，减少能源消耗环节中的损失和浪费，以提高能源的使用效率。节能技术包括减少能源浪费和增加能量回收两个方面。

1.低能耗技术

工程车辆低能耗技术主要包括:

(1)发动机低能耗技术，如采用电子控制燃油喷射发动机;

(2)整车低能耗设计，如通过减小整车质量和合理匹配传动系来降低消耗;

(3)液压系统负荷传感技术，采用节能的液压元件和先进的节能液压系统，以提高液压系统的效率;

(4)起升无级调速系统，根据工况需要控制动力输出，提高液压油利用效率，实现节能高效等等。

2.混合动力技术

混合动力指具备两个以上动力源，并发挥各自优势以提高动力系统的性能和能源使用的效率。按混合方式不同，混合动力可分为并联式、混联式和串联式三种。现在常说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料(汽油、柴油)和电能的混合。随着对混合动力研究的深人，现在的混合动力不仅仅是油一电混合动力，也包括电一电混合(即蓄电池和超级电容的混合动力)以及燃料电池混合动力等。混合动力的工程车辆，一般节约能耗约为20一40% o

油一电混合动力车辆目前油一电混合动力车辆根据混合动力的不同，目前主要也分为并联式、混联式和串联式三种。

①并联式(PHV)主要以发动机驱动行驶，利用电机所具有的再启动时产生强大动力的特征，在车辆起步、加速、爬坡等发动机燃油消耗较大时，用电机辅助驱动的方式来提高整车动力性能，降低发动机的功率配备，使发动机长时间工作在高效区，降低油耗和排放。这种方式的结构比较简单，只需要在车辆上增加电机和蓄电池。

②混联式(PSHV)在低速时只靠电机驱动行驶，速度提高时发动机和电机相配合驱动。启动和低速时是只靠电机驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电机共同高效地分担动力，这种方式需要动力分离装置和发电机等，因此结构复杂。

③串联式(SHV)只用电机驱动行驶，发动机作为动力源带动发电机，通过电能中间储存来平抑峰谷，以提高系统效率。车辆只靠电机驱动整机的行驶，驱动系统只是电机，但是因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力的一种。

3.新能源技术

①新能源

新能源又名非常规能源，是指传统能源之外的各种能源或者新的能源利用方式(回收利用、循环利用、将不同能源用到同一个动力系统中等)，包括刚开始开发利用以及正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量等。还可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。

②工程车辆新能源技术的应用情况

汽车工程的发展往往是叉车工业发展的前奏，新能源技术上在汽车工业的先行运用，给新能源叉车的发展提供良好的基础。国际主要叉车企业早已着手开发新能源技术和推出新能源叉车，如:林德于2008年的德国汉诺威工业博览会上展出世界第一台带涡轮增压的直喷式氢发动机叉车和燃料电池叉车，前一种是直接将氢燃料注人内燃机燃烧，另一种是将氢通过燃料电池转化为电能驱动电机，两种方式的排放物都是纯水，作业时不产生任何污染，效率相比传统叉车可以提高30%一50%。

今年5月，林德推出了第一台以氢燃料电池为动力的叉车―林德E30电动平衡重叉车;2008年德国汉诺威工业博览会上丰田叉车展出了氢动力叉车，日产已于2009年推出环保型的铿离子电动叉车，还有其他的正在研究中的新能源工业车辆，如美国的雷蒙德(Raymond)和科朗(Crown)也均在致力于氢动力叉车的研究，三菱、力至优也在联合开发特制的燃料电池叉车，永恒力正在致力于研发直接甲醇燃料电池作为动力的叉车。

很明显，国外的工程车辆制造和研发技术仍然处于领先地位，目前我国部分叉车制造企业也开始开发叉车用燃料电池混合动力系统，但受限于对燃料电池的供应及相关配套的影响，还处于初期的研发阶段，需要加倍努力。

三、工程车辆节能技术的发展趋势

1.混合动力车将成为传统能源向新能源过渡的主流车型

在相当长时间，中国还是要走新能源和传统能源相结合的道路。混合动力技术在节能减排方面是毫无疑问的，因而，当前发展混合动力技术是势在必行的。中国是发展中国家，传统能源的利用还不够充分，经济基础决定了仍无法放弃传统能源，经济的发展大部分还需依靠传统能源。

2.节能水平将成为工业车辆竞争力的重要因素，各种节能措施将在车辆上得到综合性应用，车辆的节能效果进一步提升。举例来说长期以来内燃叉车一直占领中国工业车辆销售市场的主导地位，时至今日，电动叉车仍仅仅只占到总销量的20%左右。和先进国家电动叉车占40%一65%相比，应该说中国电动叉车还有很大的发展空间。鉴于对低碳、环保的要求，这将会成为促使我国电动叉车快速发展的直接因素。

3.石油燃料的成本越来越高，纯电动车、燃料电池车(包括混合动力)取代内燃车是必然的趋势。

4.随着燃料电池技术的成熟和成本的降低，基于燃料电池等清洁能源的混合动力车将会逐步发展起来，中国电动车辆市场的发展前景将会逐步向发达国家跟进看齐。工程车辆节能和环保的要求会越来越高，工程车辆的节能技术将成为未来推动车辆行业的发展的重要动力。也可以说由未来在节能和新能源技术的经济增长点。谁掌握了节能和新能源技术，谁就能在未来的低碳经济国际竞争的话语权。因此，新能源，混合总功率，能量回收等节能技术将在今后的工作广泛应用于工程车辆的发展过程中。

参考文献：

[1]顾玲,管荣根,张瑞宏.自行式作业机械中的节能技术[J].建筑机械,2003(12):46