燃料電池技術(shù)現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景

馬天才，顧榮鑫

（弗爾賽能源有限公司，江蘇 昆山215300）

1 概 述

能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)自然界各種能源的開(kāi)發(fā)和利用。能源的開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)成為衡量社會(huì)物質(zhì)文明的重要標(biāo)志之一。自然界蘊(yùn)藏著各種不同形式的能源，人類迄今已經(jīng)不同程度地開(kāi)發(fā)和利用了自然界的風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、燃料的化學(xué)能和原子核能等。盡管能源種類眾多，但由于使用的穩(wěn)定性以及傳輸和存儲(chǔ)等原因，現(xiàn)階段人類所使用的能源大多是利用熱機(jī)過(guò)程將其它能源轉(zhuǎn)化得到的電能或機(jī)械能。人類在使用熱機(jī)開(kāi)發(fā)、利用能源過(guò)程中，不僅污染了賴以生存的環(huán)境，加劇了全球性的氣候變暖形勢(shì)的惡化，而且增加了對(duì)化石燃料的依賴性，加速了化石能源的消耗，造成了潛在的能源危機(jī)。為此，各國(guó)相繼立法，鼓勵(lì)社會(huì)加速對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能、生物能等低碳可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用。

我國(guó)政府也是低碳新能源技術(shù)的積極倡導(dǎo)者和參與者，不僅在2004年制定了《能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004－2020）》，并于2007年已經(jīng)制定了《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》，明確提出：重點(diǎn)發(fā)展低碳能源和可再生能源，改善能源結(jié)構(gòu)。發(fā)展新能源和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，不僅被認(rèn)為是：搶占未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重大舉措；擴(kuò)內(nèi)需穩(wěn)外需、培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的有效手段；轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，同樣也是兌現(xiàn)我國(guó)在哥本哈根會(huì)議對(duì)世界低碳承諾的必由之路。

氫是一種高效和清潔的燃料，不僅燃燒過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生污染，而且通過(guò)燃料電池可以不經(jīng)過(guò)燃燒直接、高效地將氫能轉(zhuǎn)換為電能。氫是自然界中存在最普遍的元素，其發(fā)電和制取過(guò)程是一個(gè)可循環(huán)的氧化還原反應(yīng)過(guò)程，因此是資源最豐富的可再生能源。在眾多的新能源技術(shù)中，氫能無(wú)疑是未來(lái)最有希望的能源技術(shù)。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家就提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念，確立了氫能作為解決全球能源和環(huán)境問(wèn)題的方案地位，并成立了“國(guó)際氫能學(xué)會(huì)”（International Association of Hydrogen Energy，IAHE）。作為利用氫能最理想的方式－燃料電池技術(shù)也逐漸引起了人們的重視，已在電站、備用電源以及車用發(fā)動(dòng)機(jī)等應(yīng)用方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并且正在逐步接近商業(yè)化的程度，相關(guān)的研發(fā)也得到了眾多國(guó)家政府的支持。

2 燃料電池的基本原理

燃料電池技術(shù)并不是一項(xiàng)全新的技術(shù)，其發(fā)展歷史可以追溯到19世紀(jì)30年代。1838年C.F.Schonbein發(fā)現(xiàn)了燃料電池工作原理；1839年 W.R.Grove發(fā)表了世界上第一篇有關(guān)燃料電池的報(bào)告，并制成最早的氫－氧燃料電池。此后的一段時(shí)間內(nèi)，其他科學(xué)家在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和嘗試，并且取得了一定的進(jìn)展。如L.Mond和C.Langer制作的燃料電池從結(jié)構(gòu)上已經(jīng)接近現(xiàn)代的燃料電池，但限于當(dāng)時(shí)的科技水平和人們對(duì)能源、環(huán)境方面的認(rèn)識(shí)，以及熱機(jī)過(guò)程研究取得了成功，燃料電池技術(shù)并沒(méi)有得到重視。直到20世紀(jì)60年代初期，Pratt＆ Whitney公司研制的堿性燃料電池成功地應(yīng)用在Apollo登月飛船上，以及70年代世界性能源危機(jī)的出現(xiàn)，人們對(duì)燃料電池技術(shù)的熱情才重新被點(diǎn)燃。

燃料電池是一種電化學(xué)反應(yīng)裝置，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池的工作原理不同于熱機(jī)，沒(méi)有中間過(guò)程，不受內(nèi)燃機(jī)的熱力學(xué)特性（如卡諾循環(huán)）限制，理論上可以獲得更高的效率。作為發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)，直接使用氫氣的質(zhì)子交換膜燃料電池所獲得的效率是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的兩倍。純氫燃料電池的反應(yīng)產(chǎn)物只是水、熱和電能，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，所以與之相關(guān)的技術(shù)被認(rèn)為是解決化石能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一。

燃料電池根據(jù)其使用的電解質(zhì)類型可分為：質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）。各種燃料電池的主要特性如表1所示。

質(zhì)子交換膜燃料電池工作溫度相對(duì)較低，因采用固體電解質(zhì)而具備更好的穩(wěn)定性，其生成的副產(chǎn)物為純水而不存在腐蝕問(wèn)題，電流密度高，且響應(yīng)速度快、使用壽命長(zhǎng)。因此，質(zhì)子交換膜燃料電池成為現(xiàn)階段燃料電池研究的重點(diǎn)，也是車載發(fā)動(dòng)機(jī)和電源系統(tǒng)首選的應(yīng)用對(duì)象。文中隨后提及的燃料電池若無(wú)特別指明，均指該類型燃料電池。

表1 不同類型燃料電池特性

圖1 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理

燃料電池單體是由兩個(gè)電極夾著電解質(zhì)的“三明治”結(jié)構(gòu)，如圖1所示。質(zhì)子交換膜的特性是可以通過(guò)質(zhì)子，而電子不能通過(guò)。氫氣通過(guò)陽(yáng)極板上的流道至陽(yáng)極表面，然后經(jīng)擴(kuò)散層到達(dá)催化層，在催化劑的作用下，發(fā)生如下的電極反應(yīng)：

陽(yáng)極反應(yīng)釋放的電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極，氫離子則穿過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極。在催化劑的作用下，氧和氫離子在陰極反應(yīng)生成水：

完整的燃料電池反應(yīng)過(guò)程可以表示為：

通過(guò)上述反應(yīng)，氫和氧被消耗，相應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能（Ee）。同時(shí)，反應(yīng)生成熱能（Heat）和水，生成的水通過(guò)電極流場(chǎng)隨反應(yīng)的尾氣排出。理論上，在100 kPa和25℃條件下，氫氣氧化生成液態(tài)水，焓變△H 為－285.8 kJ／mol，反應(yīng)熱 T△S 為－48.7 kJ／mol，即1 mol氫氣參與反應(yīng)，產(chǎn)生48.7 kJ的熱能和237.1 kJ的電能。根據(jù)熱力學(xué)理論，在上述條件下燃料電池的電能轉(zhuǎn)化理論效率為83%。

3 燃料電池能源系統(tǒng)

為了滿足一定的輸出功率和輸出電壓需求，通常將燃料電池單體按照一定的方式組合在一起構(gòu)成燃料電池堆，并配置相應(yīng)的輔助設(shè)備，構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)，典型的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，電堆是燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心，輔助系統(tǒng)是維持電堆持續(xù)穩(wěn)定地工作的必要條件。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、水熱平衡系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

圖2 燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

目前，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)通常根據(jù)其工作壓力分為低壓系統(tǒng)（工作壓力小于0.5 barg）、中壓系統(tǒng)（工作壓力小于3.0barg）和高壓系統(tǒng)（工作壓力大于3.2 barg）。除此之外，還有根據(jù)系統(tǒng)工作溫度、加濕方式、散熱方式為依據(jù)來(lái)劃分的方法。

由于工作壓力的不同，燃料電池系統(tǒng)在輔助系統(tǒng)、管路構(gòu)成、系統(tǒng)內(nèi)部的水熱平衡以及動(dòng)態(tài)特性等方面都存在諸多差異。其中，最明顯的差異是其空氣供應(yīng)方式以及由此引起的輔助消耗。低壓系統(tǒng)一般采用風(fēng)機(jī)來(lái)供應(yīng)空氣，而某些自呼吸式低壓系統(tǒng)甚至取消了風(fēng)機(jī)，直接依靠空氣的對(duì)流來(lái)供應(yīng)氧氣；中高壓系統(tǒng)則需要依靠壓縮機(jī)來(lái)供應(yīng)空氣，并且需要配置背壓閥或其它設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)工作壓力。相應(yīng)的，低壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輔助消耗比較少，容易獲得較高的效率，但系統(tǒng)響應(yīng)速度和水平衡問(wèn)題比較突出，系統(tǒng)成本也比較高，功率密度較低；而中高壓系統(tǒng)則相反，系統(tǒng)復(fù)雜程度顯著提高，輔助消耗較大，甚至?xí)鱿到y(tǒng)輸出的20%，但系統(tǒng)響應(yīng)速度快，水平衡問(wèn)題在一定程度上得到緩解。

由于存在極化現(xiàn)象，燃料電池的輸出電壓會(huì)隨著輸出電流增加急劇下降，為了滿足特定場(chǎng)合的供電需求，通常燃料電池系統(tǒng)需要和電壓轉(zhuǎn)換裝置配合使用，構(gòu)成燃料電池電源系統(tǒng)或燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。此外，由于燃料電池系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)的慣性系數(shù)較大，且空氣穿過(guò)電極氣體擴(kuò)散層的速度較慢，燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度約為10 s。為了滿足負(fù)載毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，通常需要在動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)效率之間進(jìn)行折衷處理，或者配置蓄能單元以彌補(bǔ)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢的不足。燃料電池能源系統(tǒng)即為燃料電池系統(tǒng)、電壓轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及蓄能單元構(gòu)成的發(fā)電裝置。

燃料電池能源系統(tǒng)的典型應(yīng)用主要是車用發(fā)動(dòng)機(jī)、分布式電源以及熱電聯(lián)共能源系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸出形式為直流電、交流以及熱能。其中，直流電能和交流電能的輸出分別依靠直流變換器DCDC、逆變器DCAC進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，熱能的輸出直接由燃料電池的冷卻子系統(tǒng)通過(guò)熱交換器和外部供暖系統(tǒng)進(jìn)行熱量傳遞。圖3為弗爾賽能源有限公司和上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司、同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的5 kW級(jí)的通信用燃料電池備用電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 燃料電池備用電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在過(guò)去的10年內(nèi)，在各國(guó)政府的大力支持下，在眾多的科研單位、汽車生產(chǎn)廠商、燃料電池生產(chǎn)商和集成商、能源供應(yīng)商的共同努力下，燃料電池技術(shù)研究已經(jīng)攻克了很多早期的應(yīng)用障礙，不僅制造成本的急劇下降，而且可靠性和耐久性的大幅度提高。眾多的汽車制造商、燃料電池能源系統(tǒng)供應(yīng)商最近都公布了研發(fā)計(jì)劃和目標(biāo)，并且在時(shí)間和目標(biāo)方面大致相同：2010年以前為技術(shù)積累階段，重點(diǎn)發(fā)展相關(guān)技術(shù)、降低系統(tǒng)成本；2010至2015年為市場(chǎng)化準(zhǔn)備階段，重點(diǎn)為市場(chǎng)化為目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化；2015年進(jìn)入市場(chǎng)化階段。至2017年預(yù)計(jì)燃料電池能源系統(tǒng)的成本將和內(nèi)燃機(jī)成本相當(dāng)，約為30＄／kW，車載工況下耐久性達(dá)到5 000小時(shí)，電源工況下耐久性達(dá)到40 000小時(shí)。

4 氫能源技術(shù)

氫氣是燃料電池運(yùn)行的基本燃料，燃料電池能源系統(tǒng)的應(yīng)用離不開(kāi)氫能源技術(shù)。由于氫氣密度小、性質(zhì)活潑，特別是具有易燃、易爆、易擴(kuò)散等特點(diǎn)，氫氣的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸是制約燃料電池能源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要原因。氫能源技術(shù)主要包括氫氣的制取、存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)热齻€(gè)方面。

由于氫元素廣泛存在于自然界中，氫氣的制取方式多種多樣。目前，常用的氫氣制備方法主要有電解水制氫、生物質(zhì)制氫、化石燃料重整制氫、太陽(yáng)能熱化學(xué)制氫、熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫、超臨界水生物質(zhì)氣化制氫以及副產(chǎn)氫回收等。電解水制氫是比較成熟的制氫方法，其氫氣產(chǎn)品可直接應(yīng)用于燃料電池。制氫的電能既可以采用傳統(tǒng)的市電，也可以采用風(fēng)力、太陽(yáng)能等新能源設(shè)備產(chǎn)生的電源。因此，可以廣泛應(yīng)用在各種場(chǎng)合，不僅適用于小規(guī)模分布式制氫，也適合集中式大規(guī)模制氫。和風(fēng)能、太陽(yáng)能聯(lián)合使用的電解水制氫技術(shù)，配合燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)碳化、可再生能源利用過(guò)程。其他可再生氫的制取技術(shù)，如生物制氫、光電化學(xué)技術(shù)、光催化技術(shù)和光化學(xué)技術(shù)，雖然具備很大發(fā)展前景，但由于還處于很早期的發(fā)展階段，其技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)性等都還不明朗?；诮?jīng)濟(jì)因素的考慮，目前的大規(guī)模制氫主要是通過(guò)化石燃料的重整。天然氣汽化重整制氫是目前國(guó)際上廣泛采用大規(guī)模制氫方法，制氫成本約為2－3＄／kg也是目前唯一能滿足燃料電池技術(shù)大規(guī)模推廣成本要求的制氫技術(shù)。此外，更為廉價(jià)的氫氣來(lái)源是化工行業(yè)的副產(chǎn)氫，經(jīng)過(guò)提純加工后可作為燃料電池的燃料。2009年我國(guó)以1 500萬(wàn)噸的氫氣產(chǎn)量，超過(guò)美國(guó)的900萬(wàn)噸，成為為世界第一氫氣生產(chǎn)國(guó)，其中有相當(dāng)大一部分是副產(chǎn)氫。據(jù)相關(guān)資料顯示，僅上海地區(qū)每年的副產(chǎn)氫就有55萬(wàn)噸。這些氫氣如果不能有效利用，大多都采用直接排放到大氣或燃燒后產(chǎn)生熱能，因此這些氫氣的成本主要是運(yùn)輸成本。目前，國(guó)內(nèi)燃料電池行業(yè)使用氫氣主要是提純后的副產(chǎn)氫，如2010年上海世博會(huì)上燃料電池車輛使用的氫氣就來(lái)源于同濟(jì)大學(xué)和上海焦化廠合作開(kāi)發(fā)的，生產(chǎn)能力為每小時(shí)400 m3的氫氣提純裝置。

氫的存儲(chǔ)方式可根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)分為物理儲(chǔ)氫、金屬氫化物儲(chǔ)氫、新型碳材料儲(chǔ)氫、有機(jī)液體儲(chǔ)氫和無(wú)機(jī)物儲(chǔ)氫等，根據(jù)氫的形態(tài)可分為氣態(tài)存儲(chǔ)、液態(tài)存儲(chǔ)和固態(tài)存儲(chǔ)三種形式。采用圓形鋼瓶氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前工業(yè)領(lǐng)域最常用的儲(chǔ)氫方式，其技術(shù)成熟、安全可靠、價(jià)格低廉，但存儲(chǔ)壓力通常約為15 MPa，儲(chǔ)氫重量密度僅為1.6 wt%，通常用于對(duì)儲(chǔ)氫密度要求不高的場(chǎng)合。另外一種氣態(tài)儲(chǔ)氫方式是在車載領(lǐng)域廣泛使用的復(fù)合材料高壓氫瓶，其儲(chǔ)氫重量密度在工作壓力35 MPa時(shí)為13 wt%，而Dyneteck公司最新產(chǎn)品的安全工作壓力可達(dá)70 MPa，其儲(chǔ)氫重量密度約為23 wt%。該類型的儲(chǔ)氫瓶不僅在車載環(huán)境下進(jìn)行了兩年連續(xù)運(yùn)行、累計(jì)行駛10萬(wàn)公里的測(cè)試，而且還進(jìn)行了振動(dòng)、沖擊、火燒以及高空墜落等試驗(yàn)，均表現(xiàn)出良好的安全性。無(wú)論是技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)性、儲(chǔ)氫密度和安全性等方面考慮，復(fù)合材料高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫都是目前最適合的儲(chǔ)氫方式。由于氫氣的沸點(diǎn)很低，要維持液體狀態(tài)必須保持氫溫度低于21K，因此液態(tài)儲(chǔ)氫必須采用多層、絕熱的真空夾套結(jié)構(gòu)容器，且具備高壓安全防護(hù)措施。盡管液氫儲(chǔ)氫方式是密度最高的，約為相同狀況下氫氣的800多倍，但是由于氫氣液化過(guò)程需要消耗約本身儲(chǔ)能的40%，并且蒸發(fā)率較高，因此目前主要用于航空航天領(lǐng)域。固態(tài)儲(chǔ)氫主要是利用金屬氫化物儲(chǔ)氫，其儲(chǔ)氫機(jī)理是：由于某些金屬或合金具備特殊的晶格結(jié)構(gòu)，在一定條件下，當(dāng)氫原子進(jìn)入其晶格的四面體或八面體間隙時(shí)，氫與金屬或合金反應(yīng)，放出反應(yīng)熱并形成金屬氫化物，把氫儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)金屬氫化物在一定的壓力下受熱分解時(shí)，氫從中釋放出來(lái)供外界使用。金屬或合金的氫化物儲(chǔ)氫的體積密度甚至高于液氫，且存儲(chǔ)壓力非常低，具備很高的安全性，是儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。只是在目前技術(shù)條件下，其重量密度過(guò)低（約2 wt%）和制造成本過(guò)高，使用壽命有限，且氣體釋放過(guò)程對(duì)溫度要求較高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度緩慢，要廣泛使用還需要進(jìn)行大量、深入的研究工作。

和存儲(chǔ)類似，目前氫的運(yùn)輸大多還是以高壓、氣態(tài)方式進(jìn)行的，不僅成本較高，并且加注和壓縮過(guò)程都存在一定的能量損耗。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，氫以氣態(tài)形式由管道輸運(yùn)是最為便利和簡(jiǎn)單的方法。美國(guó)能源部將高壓輸電與管道輸氫的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)論表明使用500 kV高壓輸電，當(dāng)距離大于800 km時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性還不如用管道輸氫。目前，美國(guó)已經(jīng)建立了1 200英里的氫氣運(yùn)輸管道，并且有更多的管道正在規(guī)劃和建設(shè)中?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，隨著燃料電池能源系統(tǒng)和氫能的普及，管道氫氣也必將成為未來(lái)能源傳輸重要方式。

5 燃料電池備用電源在通信行業(yè)的應(yīng)用前景

隨著通信工業(yè)持續(xù)、快速地發(fā)展，持續(xù)增長(zhǎng)的手機(jī)數(shù)量、高速互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求都對(duì)通信行業(yè)提出了更高的要求，不僅通信基站數(shù)量需要大幅度增加，而且通信服務(wù)的可靠性進(jìn)一步增加。備用電源系統(tǒng)依然是通信行業(yè)可靠性保證的重要因素。無(wú)論是由于人為因素，還是自然災(zāi)害等不可抗拒因素引起電網(wǎng)供電中斷時(shí)，都需要依靠備用電源為現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載提供能量，以維持通信系統(tǒng)的正常工作。

目前，通信行業(yè)所使用的備用電源系統(tǒng)主要是蓄電池或蓄電池與發(fā)電機(jī)組成的混合系統(tǒng)。盡管這些備用電源系統(tǒng)技術(shù)成熟，且在通信行業(yè)應(yīng)用廣泛，卻越來(lái)越不適合節(jié)能減排、低碳等社會(huì)的發(fā)展方向。不僅內(nèi)燃機(jī)發(fā)電裝置能量轉(zhuǎn)換效率低、噪聲大、尾氣污染嚴(yán)重、依賴于石油等化石燃料，而且蓄電池性能受工作條件影響明顯、占地面積和重量大、維護(hù)頻率和費(fèi)用過(guò)高等不足已經(jīng)成為通信電源技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。提高備用電源的能量密度、功率密度、供電時(shí)間、使用壽命，降低其維護(hù)成本、占地面積、重量和對(duì)環(huán)境的影響，已經(jīng)成為了通信行業(yè)不得不面對(duì)的問(wèn)題，而燃料電池能源系統(tǒng)技術(shù)則無(wú)疑是解決這一問(wèn)題的最佳選擇。無(wú)論是歐美，還是日本，即使我們的近鄰印度也都在大力發(fā)展通信用燃料電池備用電源系統(tǒng)。印度已有數(shù)千套燃料電池能源系統(tǒng)裝備了無(wú)線通信基站。

盡管傳統(tǒng)的備用電源系統(tǒng)技術(shù)成熟，然而燃料電池能源系統(tǒng)依然具有明顯的技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)。燃料電池備用電源的優(yōu)勢(shì)不僅僅是能量轉(zhuǎn)換效率高和低排放等眾所周知的因素，在維護(hù)成本、持續(xù)供電時(shí)間和環(huán)境適應(yīng)性方面的優(yōu)勢(shì)也都同樣明顯：存儲(chǔ)的能量以及持續(xù)工作時(shí)間可精確估計(jì)，具備很好的可預(yù)測(cè)性；工作溫度范圍廣，且性能幾乎不受環(huán)境溫度影響，具備更好的適應(yīng)性；可通過(guò)擴(kuò)展氫氣存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作時(shí)間的增加，不僅可以提供更長(zhǎng)的持續(xù)工作時(shí)間，而且具備更好的可擴(kuò)展性；使用壽命大于10年，累計(jì)工作時(shí)間可大于40 000小時(shí)，且維護(hù)周期可大于1年，大大優(yōu)越于蓄電池1個(gè)月的維護(hù)周期和3至5年的使用壽命；重量更輕、占地面積更小，可大幅降低通信電源的初期建筑成本投入。隨著商業(yè)化進(jìn)程的加快和市場(chǎng)容量的不斷擴(kuò)大，。燃料電池能源系統(tǒng)的運(yùn)作成本在未來(lái)幾年內(nèi)將低于蓄電池備用電源系統(tǒng)。此外，使用燃料電池能源系統(tǒng)作為備用電源，為創(chuàng)建“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)做出貢獻(xiàn)同樣是巨大的。

如果燃料電池能源系統(tǒng)能和太陽(yáng)能制氫、風(fēng)力發(fā)電制氫等其它新能源技術(shù)相結(jié)合，則可組成長(zhǎng)壽命、免維護(hù)的通信電源系統(tǒng)，為通信上使用的無(wú)人值守的光纜中繼站、無(wú)人值守的微波中繼站、海島等無(wú)市電的無(wú)線基站建設(shè)提供電源。不僅可為擴(kuò)大我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋和提高通信質(zhì)量做出直接的貢獻(xiàn)，而且可提高我國(guó)應(yīng)對(duì)諸如地震、惡劣氣候等自然災(zāi)害等突發(fā)情況時(shí)的快速機(jī)動(dòng)和處理能力。

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