固态氧化物燃料电池的开发

说起燃料电池，人们往往就会想到丰田Mirai上用的氢燃料电池，氢确实有着许多优点，无污染、效率高，但在现在的技术水平下氢气制取不便、储存运输难，因此要推广氢燃料电池仍然存在着较大的困难。可燃料电池必须用氢吗?那可未必，日产便开发出了一种固态氧化物燃料电池(SOFC)，使用生物乙醇作为燃料替代了氢。

以氢气作为燃料的质子交换膜燃料电池PEMFC确实是如今车用燃料电池的主流，但燃料电池并不是如此狭义的事物，所有通过电化学反应而不是内燃机的燃烧，消耗燃料进行发电的都能够称作燃料电池。本文主角日产的e-BioFuelCell电子生物燃料电池便是其中之一，作为发电元件的SOFC能够使用多种燃料，绕开制取不便的氢气，采用生物乙醇作为燃料。

日产的这套燃料电池系统是如何工作的呢?如图所示：车辆油箱内储存的是生物乙醇，这种燃料想必大家也听说过，通过玉米等农作物可以较为方便的获得。将生物乙醇或者生物乙醇与水的混合物，输送到一个叫做燃料重整器(FuelReformer)的装置内，重整后生成氢气。然后再与空气一同输入到SOFC电堆中发电。电能传给电池储存而电池有驱动电机、驱动车辆行驶。

或许大家就会有疑问了，既然需要重整生成氢气那么为什么不使用温度需求更低的质子交换膜燃料电池(PEMFC)呢?

这就需要提到重整的原理了，主要有三种：蒸汽重整、部分氧化重整和自热重整，无论哪一种重整，除了氢气还会有CO、CO2之类的副产品，而娇贵的质子交换膜以及更娇贵的Pt催化剂(对，就是死贵死贵的那种铂金)可受不了这样的反应环境。所以只能使用不挑食的SOFC了。或许大家还对SOFC与PEMFC以及什么AFC、MCFC之类的有疑问，那就请自行查阅资料吧，内容实在太多了，恕我才疏学浅。

日产声称，它的燃料电池系统比传统的氢燃料电池具有更高的工作效率。这将使未来搭载该燃料电池系统的车型拥有类似于汽油车的续航范围：大约373英里(600公里)。

除了更远的续航里程外，生物乙醇还有一个优势，该技术几乎不会产生额外的二氧化碳，所有在重整过程中产生的二氧化碳均使作为原料的玉米或者甘蔗生长过程中吸入的，因此该技术是“二氧化碳中性的”。并且相比传统的氢燃料电池面临的最大障碍，即缺乏氢燃料加油站。生物乙醇不仅来源广泛，而且运输储存方便，不需要存储在一个昂贵的高压罐内。并不需要另外建立基础配套设施，推广难度较低。

日产的目标是2020年的时候，推出第一款使用电子生物燃料电池的汽车，预计运行成本将“非常低”，等同于今天的电动汽车。

编者随笔

能够见到各种各样的新技术产生自然是非常高兴，不再使用制取困难，运输储存较为危险的氢气意味着加氢站、输氢管道等基础建设投入可以大大减少，推广应用难度减少，离我们的生活更近了一步。只是SOFC并不是什么新技术，可以一直以来却是PEMFC占据了车用燃料电池的头一把交椅。日产启用SOFC肯定是因为该技术有了重大突破。可惜此次发布的信息并不多，我们无法了解到这项技术的全貌，2020年并不遥远，希望到时候能够见到SOFC汽车在路上行驶。