空气燃料电池介绍

空气燃料电池一种现实而新颖的汽车动力——

锌空气燃料电池

编前：随着第四届上海国际工业博览会和2002中国（北京）国际电动车展览会的相继召开，在这2个会议上出尽风头的电动汽车将人们的目光再次聚焦在电动汽车、混合动力车、燃气汽车这些非传统内燃机汽车上。那么国内外在这些方面有什么新的进展呢？以下的内容相信可以让您对此有个大致的了解。

本报记者王文昭

汽车中没有发动机、汽缸、变速箱，也没有排气管，代之以电机、控制器和一叠叠的锌空气金属燃料动力电池。这不是凭空想象，而是记者在第二届中国国际电动车博览会看到的事实，这就是博信电池（上海）有限公司携浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心电动汽车室在展会上展出的全世界第一辆锌空气金属燃料电池轿车。想象一下，如果这种车的技术能够推广开，也许若干年后，在中国的街道上，即使是最低档的轿车都将没有那让人厌烦的引擎噪声，而引擎噪声将只属于赛车场！

专家认为，发展电动车是中国在汽车整车研发中赶上和超过世界先进水平的惟一希望。

据浙江大学电动汽车室副主任陈立铭教授介绍，电动车的四大构件中，车架、控制器、电机已经不是问题，惟独电池是一大瓶颈。国际上现有的解决方案有三种：常规蓄电池（如铅酸、镍氢和锂离子电池），电动与汽油混合动力以及氢氧、铝空气、锌空气等燃料电池。

陈教授介绍说，在常规蓄电池中，锂离子电池的呼声最高，它的能量密度大，但是性价比、安全性差，用作车用动力电池易燃易爆，而且，现有的锂离子电池工艺不成熟，所以不大可能大规模推广；在燃料电池中，氢氧燃料电池是最好的，因为全球氢氧化物在海水、植物等中大量存在，不存在原料缺乏问题，但是储氢困难以及催化剂铂全球储量极低等因素，使之在20-30年内很难实现商业化；在金属燃料电池中，铝空气电池和锌空气电池最有前景，铝空气电池潜在的重量能量比是锌空气电池的两倍，但是氧化铝的电解还原过程极其耗电，民用前景微乎其微；相比最常用的铅酸电池，锌空气燃料电池的重量能量它的5倍。“实际使用中，每公斤铅酸电池大约能提供40瓦时电量，锌空气电池能提供200瓦时。而且，锌空气电池的潜在重量能量比可以在短时间内翻一番。即便如此，距离1350瓦时的理论值，还有的很大发展空间。”陈教授肯定地说。从技术角度出发，相同单位重量的锌空气电池的电容量理论上比其它电池高出数倍，不过它也有缺陷，只有在配方及工艺方法合适的情况下，锌空气电池才能发挥出高功率。

说了这么多，锌空气电池究竟是何妨神圣呢？不同于常规的蓄电池，锌空气电池是金属燃料动力电池的一种，它以经过类似“膨化”处理的锌板为阳极，以空气等为阴极，氢氧化钾作为电解液，使锌高强度氧化，蕴含的高电位差产生高能量。经过处理的锌板，在空气中放置几分钟，锌板会变得像燃烧一样“通红”，蕴含能量可见一斑。锌空气电池不必充电，用户可以在“换电站”就近更换。

就大家都关心的使用成本问题，记者采访了博信公司的杨宇强董事长，他介绍说，单独地看，锌空气电池的制造成本只是同等锂离子电池的1/7～1/6；如果1辆车按使用5年计算，平均下来，锌空气电池每度电的成本与铅酸电池接近。在展会上展出的这辆车的行驶里程超过200公里，接近一般轿车在市区内一天的里程。

那么这种汽车能不能投入批量生产呢？陈立铭教授认为，如果国家能投一部分钱成立联合体，博信公司可以优化电池结构、供氧和通风，浙大可以优化电路，那样就可以为北京奥运会提供具有竞争力的零污染电池巴士。陈教授断言：“因为中国重视电动车的发展，现在各种条件表明，电动车首先有可能在中国大规模生产。”杨董事长也认为，锌空气电池不一定能取代汽油，但是一旦其成功上市，铅酸电池的市场寿命将在二到五年内结束。

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我国电动车开发的历史与现状

我国的燃料电池研究始于1958年，电子工业部天津电源研究所最早开展了MCFC研究。70年代在航天事业的推动下，中国科学院大连化学物理研究所研制成功千瓦级AFC。“七五”期间，中国科学院长春应用化学研究所1990承担了中科院pEMFC研究任务；1993开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池（DMFC）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的MCFC原理性电池。“八五”期间，中科院大连化物所、上海硅酸盐研究所、化工冶金研究所及清华大学等国内十几个单位进行了与SOFC有关的研究。

我国电动汽车的开发已有较长时间的历史，"八·五"期间就实施了电动汽车国家重点科技攻关项目，经过这一段时间的开发实践，在电机及其控制、电池与电池管理系统、电动汽车整车设计、充电机等配套设施开发方面都积累了一定的经验，尤其在纯电动大巴车及关键零部件国产化方面。

“九五”期间，我国完成了电动轿车先导车的研制和全新电动轿车（概念车）的开发。在电机控制、车辆管理、电池管理等多项电动汽车关键技术研究方面均有所突破。完成了电动轻型客货车和电动轻型客车的改装车的开发，建成了我国唯一的国家电动汽车运行试验示范区。完成了亟需的16项电动汽车标准的制定和审查工作。

“九五”期间，科技部将“燃料电池技术”“高性能动力电池开发”项目列入国家“863”计划。