作为电动汽车的一种,燃料电池汽车被认为是人类解决汽车污染问题以及汽车对石油依赖的最佳和最终方案。这是由于燃料电池的化学反应过程不会产生有害物质,仅排放少量水蒸气,同时其能量转换效率比内燃机高2~3倍。装有这种电池的汽车只需像加油一样加注氢气,便可继续行驶。
除应用于汽车,燃料电池在交通、军事、通讯等领域均具有广阔的应用前景。发达国家均投入巨大的人力物力从事这一技术的研发,国内从事燃料电池的研究单位也多达30多家。
这其中就包括华南理工大学。
落户校园的发电站
近日,全球最大的质子交换膜燃料电池示范电站落户广州大学城。它由华南理工大学自己设计、自己建造。
据华南理工有关专家介绍,凭着厚重的工科基础和多学科优势,华南理工大学拿下了2004年粤港关键领域重点突破项目中这一最大的科技项目。
项目立项后,学校针对各项关键技术,成立了7个课题组,分别由廖世军教授、夏建伟高级工程师、董新法教授、李迪教授等7位来自不同学科专业的专家负责。课题组成员克服种种困难,经过1000多个日日夜夜的艰苦攻关,解决了一个个令行业专家头痛的技术难题,电站雏形一步步形成……
终于,这座全球最大的质子交换膜燃料电池示范电站选址在华南理工大学大学城校区。电站占地2000平方米,红墙蓝顶,绿树掩映,近距离仅能听到鼓风机的声音,华南理工师生几乎不能察觉出宁静的校园平添了一座发电站。
电站的示范意义
为什么要建设一座全球最大的示范电站?廖世军告诉记者:“示范展示是一项新技术走向商业化的必经一步。燃料电池技术的逐级放大,涉及诸多难题,只有达到一定容量的示范,才能使技术成熟并最终走向商业化;建设示范电站既是为了向公众展示质子交换膜燃料电池这项新的能源技术,也是为了测试这种技术的可行性、发现这项技术存在哪些问题以及如何改进。电站越大,建设难度就越高,出现的问题也就越多、越明显。”
示范电站可以实现24小时运转,产生的电流直接输送到学校的380V低压电网上,满负荷运行时可满足电站附近的豪华准五星级酒店——华工国际学术中心正常运营。“示范电站副产热水为50摄氏度左右,非常适合作为生活用的热水。在热和电都得到充分利用的情况下,燃料电池电站的能源利用率将达到90%。”廖世军介绍。
在示范电站,天然气首先转化成氢气,氢气进入燃料电池发电机组产生电流和热水。
据介绍,由华南理工大学设计开发的制氢工艺,天然气制氢效率可达2.0以上,即1立方米天然气可生成2立方米以上的氢气,比国内一些同类制氢设施的效率高20%~30%。产生的电量比直接燃烧天然气发电至少高30%,污染物的排放则同比减少60%。燃料电池发电高效率和低排放的优点展露无遗。
使用新技术 降低燃料电池成本
燃料电池技术研发数十年,一直未能大范围推广,除存在稳定性、耐久性等问题,追根究底,高昂成本也是商业化的瓶颈。
廖世军告诉记者,国外质子交换膜燃料电池的价格高达每千瓦7万元人民币左右,给一辆小汽车安装一台50千瓦的电池系统,光电池就要350万元。因此,在技术攻关的同时,如何有效降低燃料电池成本也一直是课题组的重要研究内容。
由于各项新技术的使用,目前华南理工大学研发的燃料电池成本已降至每千瓦6000~7000元人民币,仅是国际市场价格的1/10。