作為電動(dòng)汽車(chē)的一種，燃料電池汽車(chē)被認(rèn)為是人類(lèi)解決汽車(chē)污染問(wèn)題以及汽車(chē)對(duì)石油依賴(lài)的最佳和最終方案。這是由于燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，僅排放少量水蒸氣，同時(shí)其能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)高2～3倍。裝有這種電池的汽車(chē)只需像加油一樣加注氫氣，便可繼續(xù)行駛。
 
除應(yīng)用于汽車(chē)，燃料電池在交通、軍事、通訊等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)達(dá)國(guó)家均投入巨大的人力物力從事這一技術(shù)的研發(fā)，國(guó)內(nèi)從事燃料電池的研究單位也多達(dá)30多家。
 
這其中就包括華南理工大學(xué)。
 
落戶(hù)校園的發(fā)電站
 
近日，全球最大的質(zhì)子交換膜燃料電池示范電站落戶(hù)廣州大學(xué)城。它由華南理工大學(xué)自己設(shè)計(jì)、自己建造。
 
據(jù)華南理工有關(guān)專(zhuān)家介紹，憑著厚重的工科基礎(chǔ)和多學(xué)科優(yōu)勢(shì)，華南理工大學(xué)拿下了2004年粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目中這一最大的科技項(xiàng)目。
 
項(xiàng)目立項(xiàng)后，學(xué)校針對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成立了7個(gè)課題組，分別由廖世軍教授、夏建偉高級(jí)工程師、董新法教授、李迪教授等7位來(lái)自不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家負(fù)責(zé)。課題組成員克服種種困難，經(jīng)過(guò)1000多個(gè)日日夜夜的艱苦攻關(guān)，解決了一個(gè)個(gè)令行業(yè)專(zhuān)家頭痛的技術(shù)難題，電站雛形一步步形成……
 
終于，這座全球最大的質(zhì)子交換膜燃料電池示范電站選址在華南理工大學(xué)大學(xué)城校區(qū)。電站占地2000平方米，紅墻藍(lán)頂，綠樹(shù)掩映，近距離僅能聽(tīng)到鼓風(fēng)機(jī)的聲音，華南理工師生幾乎不能察覺(jué)出寧?kù)o的校園平添了一座發(fā)電站。
 
電站的示范意義
 
為什么要建設(shè)一座全球最大的示范電站？廖世軍告訴記者：“示范展示是一項(xiàng)新技術(shù)走向商業(yè)化的必經(jīng)一步。燃料電池技術(shù)的逐級(jí)放大，涉及諸多難題，只有達(dá)到一定容量的示范，才能使技術(shù)成熟并最終走向商業(yè)化；建設(shè)示范電站既是為了向公眾展示質(zhì)子交換膜燃料電池這項(xiàng)新的能源技術(shù)，也是為了測(cè)試這種技術(shù)的可行性、發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)存在哪些問(wèn)題以及如何改進(jìn)。電站越大，建設(shè)難度就越高，出現(xiàn)的問(wèn)題也就越多、越明顯。”
 
示范電站可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的電流直接輸送到學(xué)校的380V低壓電網(wǎng)上，滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可滿(mǎn)足電站附近的豪華準(zhǔn)五星級(jí)酒店——華工國(guó)際學(xué)術(shù)中心正常運(yùn)營(yíng)。“示范電站副產(chǎn)熱水為50攝氏度左右，非常適合作為生活用的熱水。在熱和電都得到充分利用的情況下，燃料電池電站的能源利用率將達(dá)到90%。”廖世軍介紹。
 
在示范電站，天然氣首先轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣進(jìn)入燃料電池發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電流和熱水。
 
據(jù)介紹，由華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的制氫工藝，天然氣制氫效率可達(dá)2.0以上，即1立方米天然氣可生成2立方米以上的氫氣，比國(guó)內(nèi)一些同類(lèi)制氫設(shè)施的效率高20%～30%。產(chǎn)生的電量比直接燃燒天然氣發(fā)電至少高30%，污染物的排放則同比減少60%。燃料電池發(fā)電高效率和低排放的優(yōu)點(diǎn)展露無(wú)遺。
 
使用新技術(shù) 降低燃料電池成本
 
燃料電池技術(shù)研發(fā)數(shù)十年，一直未能大范圍推廣，除存在穩(wěn)定性、耐久性等問(wèn)題，追根究底，高昂成本也是商業(yè)化的瓶頸。
 
廖世軍告訴記者，國(guó)外質(zhì)子交換膜燃料電池的價(jià)格高達(dá)每千瓦7萬(wàn)元人民幣左右，給一輛小汽車(chē)安裝一臺(tái)50千瓦的電池系統(tǒng)，光電池就要350萬(wàn)元。因此，在技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，如何有效降低燃料電池成本也一直是課題組的重要研究?jī)?nèi)容。
 
由于各項(xiàng)新技術(shù)的使用，目前華南理工大學(xué)研發(fā)的燃料電池成本已降至每千瓦6000～7000元人民幣，僅是國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格的1/10。
 
“與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，這個(gè)成本還是偏高的，但和其他新能源如太陽(yáng)能等相比，卻便宜了不少。”廖世軍算了一筆賬，按每千瓦6000元人民幣計(jì)算，燃料電池汽車(chē)的成本仍然不便宜，然而對(duì)比一下，氫氣卻比汽油便宜得多！
 
為促進(jìn)燃料電池的開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)補(bǔ)貼政策，買(mǎi)一輛燃料電池汽車(chē)，直接補(bǔ)貼人民幣30萬(wàn)元。另外，燃料電池規(guī)模化生產(chǎn)后，成本還有很大的下降空間。同時(shí)，許多國(guó)家政府均表示，一旦燃料電池大范圍商業(yè)化推廣，各地加氫站的建設(shè)將不是問(wèn)題，燃料電池走進(jìn)平民百姓家指日可待。
 
據(jù)了解，示范電站建成后，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家參觀電站后都感嘆不已。英國(guó)政府能源顧問(wèn)、著名燃料電池專(zhuān)家、英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)教授Nigel Brandon參觀示范電站后說(shuō)：“這是一個(gè)奇跡！一所大學(xué)的課題組能夠用如此少的經(jīng)費(fèi)完成如此艱巨的任務(wù)，開(kāi)發(fā)出這么好的大功率燃料電池系統(tǒng)，簡(jiǎn)直不可思議！”
 
據(jù)介紹，幾年來(lái)，除了順利完成電站的建設(shè)之外，華南理工大學(xué)在質(zhì)子交換膜燃料電池的核心技術(shù)攻關(guān)方面也取得了一系列重要成果，包括高分散高活性催化劑制備技術(shù)、光照下直接涂膜制備膜電極技術(shù)、低鉑催化劑制備技術(shù)、超低鉑載量膜電極制備技術(shù)等。課題組共申請(qǐng)燃料電池核心技術(shù)專(zhuān)利8項(xiàng)，獲授權(quán)4項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。
 
談到下一步的打算，廖世軍表示：“我們將利用廣州現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院這一平臺(tái)開(kāi)展燃料電池的產(chǎn)業(yè)化工作，致力于開(kāi)發(fā)系列燃料電池備用電源、基站通訊電源、家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)等系列產(chǎn)品。我們希望進(jìn)一步降低燃料電池的成本，促進(jìn)燃料電池技術(shù)在廣東省的發(fā)展和商業(yè)化進(jìn)程。”