我国甲醇燃料电池研究现状及发展趋势

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1、广东工业大学材料工程陈允至我国甲醇燃料电池研究现状及发展趋势前言技术问题发展前景2014年11月，丰田发布燃料电动车Mirai。2015年1月，丰田宣布在全球范围内开放5680项技术专利，其中包括Mirai的1970项关键技术专利。丰田一系列动作表明其在燃料电池汽车技术上已趋成熟，正进入技术优化和商业生态构建阶段。在我国,以国鸿氢能与Ballad合作为代表的“市场换技术”模式已经落地，并计划在两年内投放3000套燃料电池系统。同时，福田汽车公告斩获北京有车租赁100辆欧辉氢燃料电池电动客车订单等消息亦显示国内燃料电池汽车产业化已悄然开启。前言技术问题发展前景接使用甲

2、醇作为PEMFC阳极燃料的DMFC的构想是20世纪90年代初NASA的JPL实验室和南加州大学的研究者提出的,并获得了专利。Content(目录)技术问题发展前景甲醇燃料电池的工作原理甲醇燃料电池的研究现状（国内专利申请情况、国外研究进展、国家标准、国内相关的研究机构、知名学者、相关的政策、项目情况、研究热点、存在的技术难题、甲醇的来源、已推出的燃料电池汽车和甲醇燃料电池产品）发展趋势甲醇燃料电池尚不具备大规模推广的条件，以甲烷为燃料的燃料电池可能最先被推广。甲醇的基本情况甲醇的沸点为64.7℃。甲醇2017年06月05日最新价格为2314.00元/吨。相关生产商有

3、:*ST兴化(002109)、*ST大化B(900951)、*ST江化(002061)、*ST黑化(600179)、中国心连心化肥（01866，港股）。甲醇对人体有强烈毒性，因为甲醇在人体新陈代谢中会氧化成比甲醇毒性更强的甲醛和甲酸（蚁酸），因此饮用含有甲醇的酒可引致失明、肝病、甚至死亡。误饮4毫升以上就会出现中毒症状，超过10毫升即可因对视神经的永久破坏而导致失明，30毫升已能导致死亡。workingprinciples(工作原理)燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，将燃料和空气分别送进燃料电池，就能生产出电能。从外表上看，燃料电

4、池有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上不能“储电”，而是一个“发电厂”。直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。直接甲醇燃料电池(DirectMethanolFuelCell，DMFC)具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性，可能会应用于电子产品、移动充电宝、物料搬运车等领域。workingprinciples(工作原理)workingprinciples(工作原理)直接甲醇燃料电池核心为膜电极组，主要由阳极扩散层、阴极扩散层、质子交

5、换膜等组成，基本结构如图1所示。阳极上，甲醇与水发生电化学反应，转换成二氧化碳，质子和电子；透过质子交换膜，质子迁移到阴极一侧，电子流则通过外电路由阳极向阴极传递，并对外做功；同时，产生的二氧化碳气体以气泡的形式在阳极流场内随溶液排出。阴极上，氧气扩散进入阴极催化层，与来自阳极的质子发生电化学还原反应，还原成水，与反应尾气一起离开电池的阴极流场，其电极反应如下：阳极甲醇氧化反应：CH3OH+H2O=CO2+6H++6e-阴极氧还原反应：O2+6H++6e-→3H2O总反应：CH3OH+O2→CO2+2H2O甲醇的来源天然气制甲醇煤、焦炭制甲醇油制甲醇联醇生产（与合成

6、氨联合生产甲醇）国外以天然气为原料生产的甲醇占92%,以煤为原料生产的甲醇占2.3%。市场需求2010-2015年，PEMFC、SOFC、MCFC三种类型电池占据了燃料电池历年总出货量的90%以上，PEMFC占多数。市场需求市场需求在燃料电池核心部件成本有望进一步下降大背景下，燃料电池的应用有大幅提升空间。但锂电池配套设施已经开始大规模兴建，并形成了一定的产业规模，同时燃料电池汽车也需要二次电池（包括锂电池）作为辅助电源，锂电池仍将是我国电动汽车的主流。市场需求以一种燃料电池增程的中型物流车做分析：采用30kWh+30kWh增程配置，燃料电池系统约44万+锂电池系统

7、约3.6万+常规部件8万=55.6万。国补30万，不算地方补贴成本为25.6万。因此，燃料电池汽车行业大规模商业化可能会在公交车和物流搬运车等细分行业展开。专利申请情况（甲醇燃料电池）专利申请情况（甲醇燃料电池）专利申请情况Researchinstitutions(研究机构)中国中科院长春应化所研制出中国首台百瓦级直接甲醇燃料电池堆，并成功应用于电动自行车上。Researchinstitutions(研究机构)国家标准国家标准国家标准项目情况（2017年科技部重点专项）项目情况（2017年科技部重点专项）政策我国从2001年的“863计划电动汽车重大专项”项目确