当氢作为新一代能源主角的时候（九）燃料电池的发展方向

在氢能社会到来的过程中，倒底何种能源是石油代用能源的主角，燃料电池作为最有力的动力源，其燃料是氢，在制氢方法方面，汽车界分为“汽油重整”与“甲醇重整”两大派，而通用与丰田在2001底特律国际车展上，力主“燃料电池用氢的主要途径是汽油重整”。本文就世界汽车大公司对此所持的观点作概要介绍。     

俄罗斯质子交换膜燃料电池研发概况

俄罗斯正在研发质子交换膜燃料电池氢化酶催化剂替代铂催化剂、降低铂使用量、减少CO2对燃料电池催化剂中毒影响、研究开发纳米碳和小型天然气重整器制氢等。     

外部燃料重整掺氢对天然气发动机性能的影响

利用外部燃料重整系统对天然气燃料进行了重整反应,燃料重整率为12％,将反应后的重整气体通入进气管内与新鲜空气混合,再通入气缸内燃烧,以此来比较外部燃料重整掺氢燃烧对天然气发动机性能的影响.试验结果显示:结合外部燃料重整掺氢燃烧,发动机的循环变动明显改善,燃烧持续期缩短,相同工况下的燃料消耗率变化很小;THC排放量在各工况下明显减少,50％扭矩负荷率下相对减少量达到22％;NOx排放量也有所减少,特别是在低扭矩负荷率下,相对减少量达到15％;由于重整气体本身含有一定量的CO,再加上H2的还原作用,导致CO的排放量出现了不同程度的上升.     

燃料电池汽车

最近，美国新泽西州伯利维尔市汽车公司称，其公司业已于去年底推出了一种燃料电池汽车，它将于今年六月期间在华盛顿、洛杉研和芝加哥等城市投入公交系统使用。这种汽车与一般汽车的一区别主要是携带一种燃料“重整装置”。如果利用液态甲醇作燃料，这个装置能够将其迅速转化为氢和二氧化碳，并可把氢输入磷酸燃料电池中，从而产生电能，以供驱动汽车。据称，不但是甲醇，其他诸如汽油、柴油、甲烷等，也都可以用于燃料电池汽车。但是，使用不同的燃料，排放物的数量差异相当之大。目前来看，甲醇燃料电池的排放物总量要比柴油车低90／。使…     

稀燃条件下掺烧乙醇重整气对直喷汽油机燃烧及碳烟排放影响的仿真研究

为解决直喷汽油机稀薄气体的燃烧及排放问题,采用掺烧乙醇重整气改善直喷汽油机的性能,并利用CONVERGE三维仿真技术从微观角度解释发动机的性能表现。结果表明,引入乙醇重整气可以改善缸内当量比分布,促进H基、OH基的生成,有助于燃烧的良好进行;随重整气掺混比的升高,HO2和H2O2分布范围更广、浓度更高,在燃烧室内分层现象更加明显;随着重整气掺混比增加到20%,缸内碳烟的生成质量和数量密度峰值分别降低了90%和56.25%,直喷汽油机碳烟排放得到有效改善。     

电动车

江苏推出燃料电池电动自行车 江苏双登集团南京双登科技发展研究院，日前 研制成功了甲醇燃料电池电动自行车。该车以直接 甲醇燃料电池(DMFC)为核心，由燃料电池堆、甲醇 进液系统、氧气循环系统、电控部分和系统状态监控 部分等组成。该车行驶速度可达20km/h，     

燃料电池城市大客车驱动系统的发展现状及趋势

结合城市大客车运行工况，分析了城市大客车的运行特点及功率需求特点，并以此为基础讨论了燃料电池驱动系统以及燃料电池和各种可能的储能装置组成的混合驱动系统的优缺点。指出了燃料电池城市大客车的发展将呈现以纯氢或甲醇重整制氢为主要燃料、采用混合驱动方案、多个电动机驱动，提高工作电压等级等特点。     

日产甲醇燃料电池车

日产汽车公司于1999年5月就宣布了其21世纪最具实际意义的甲醇改质燃料电池(FCEV)环保车开始进行路试。日产的甲醇改质燃料电池车和福特的汽油改质燃料电池车是最具希望和有发展前途的燃料电池车。它比纯氢和合金载体氢燃料电池车更具实际应用意义。为推进我国燃料电池车的开发，特将日产的甲醇燃料电池车介绍如下，以期对我国环保事业作点贡献。     

用于甲醇燃料电池膜片电极接合体的多孔性电解质的开发研究

最近几年，固体高分子型燃料电池（PEFC）由于能量转换效率较高，可在常温中动作，因而可望作为车用电源和移动电源而被使用。但是，用氢作燃料时就面临着贮藏和供给方法问题，用甲醇作燃料时，则需要改质器，其装置比较复杂。     

获资2700亿日元三菱汽车公布新重整方案

继上周原高管集体辞职之后，1月28日，正在经营重整中的三菱汽车对外公布了其新的重整方案，其中包括接受三菱集团增资和总额高达5400亿日元的资金援助，以及同日产及法国的标致雪铁龙展开商品供给合作等内容。     

Performance of a methanol reforming system for a fuel cell powered vehicle and system evaluation of a PEFC system

The fuel cell is an environmentally-friendly power source due to high efficiency and cleanness. Considering safety, tractability and infrastructure, a methanol reformer is a candidate for the supply of hydrogen to fuel cell vehicles. However as CO generated by methanol reformers poisons the platinum catalysts of anodes, the operating conditions were studied in order to minimize the CO emissions from the reforming system. This study tested a methanol reforming system including a steam reformer and preferential oxidizer, established the chemical reaction rates of reforming and CO oxidation and calculated the dynamic changes in CO concentration from the reformer using a newly developed simulator.     

Deterioration in fuel cell performance resulting from hydrogen fuel containing impurities: poisoning effects by CO,CH4, HCHO and HCOOH

This paper covers our investigation into a decline in fuel cell (FC) performance resulting from hydrogen fuel containing impurities. This is a serious problem in case of adopting the methanol or gasoline reforming approach as a means of supplying fuel to FCs. The results are summarized as follows:(1) Components of the gas generated by the reformer adopting the steam reforming and auto thermal reforming approach were predicted and specific components and concentrations were identified;(2) Various experiments and analyses were conducted to determine the adverse effect of CO, CH₄, HCHO and HCOOH poisoning on the performance of FC.     

Measurement of methanol crossover in direct methanol fuel cell

In a direct methanol fuel cell (DMFC) with a Nafion membrane, a methanol solution fed to the anode permeates to the cathode. This phenomenon causes the depolarization loss at the cathode and the DMFC performance grows worse. In this research, by continuously measuring the concentration of CH₃OH, CO and CO₂ in the exhaust gas of the cathode, the amount of methanol crossover was determined. Also, the effect of the thickness of polymer electrolyte membrane and the concentration of methanol solution on the amount of methanol crossover were investigated.     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

直喷式柴油机燃用甲醇燃料的排放特性的研究

本文通过在１１３０单缸柴油机上燃用全甲醇的试验。     

交通运输中的替代能源——甲醇及其应用前景分析

介绍了当前能源与环保问题的紧迫性,提出了根据我国的能源状况应对能源危机的措施——煤制甲醇。同时结合我国“贫油少气相对富煤”的基本国情,说明了甲醇燃料具有广阔的市场前景,并对甲醇燃料在汽车上的应用进行了分析。     

柴油机进气预混微量甲醇裂解气的试验研究

在不改变6300ZC柴油机结构和参数的基础上,开发了柴油机进气管预混甲醇裂解气的试验系统,研究了预混微量裂解气时柴油机的燃油经济性与排放特性。研究结果表明,当柴油机进气预混甲醇裂解气的质量分数为2.5%~5.0%时,各负荷下节油率可达5%~8%,综合有效热效率明显提高,且随着裂解气掺烧浓度的增加,油耗呈下降趋势。与原机相比,NOx与炭烟排放大幅度改善,HC排放也有明显降低,CO排放略有上升。在高负荷时,NOx排放可降低37.6%,炭烟排放可降低43.5%。     

氢燃料电池汽车简易加氢站设计

为了面对能源与环境问题,国家与地方政府正在大力推动氢燃料电池汽车产业的发展,目前国内主流的汽车生产企业基本上都已经启动了氢燃料电池汽车的研发工作。然而,受限于我国加氢站建设周期长,成本高,流程复杂等问题,使得全国的加氢站数量十分稀少,许多汽车生产企业研发出来的氢燃料电池汽车面临着加氢的巨大挑战,一些偏远地方的汽车生产企业甚至到了无氢可加的境地。为了缓解氢燃料电池汽车的加氢问题,拓宽氢燃料电池汽车的使用场景,本文提出了一种简易加氢站的设计方法,期望该方法可为加氢困难的汽车生产企业提供借鉴,加速氢燃料电池汽车产业的发展。     

甲醇汽油机怠速稀燃特性的试验研究

为改善传统汽油机怠速稀燃的燃烧与排放特性,在1台加装了电控甲醇喷射系统的汽油机上对燃用汽油(M0)、50%质量比例甲醇汽油(M50)和纯甲醇(M100)3种燃料的发动机的怠速稀燃特性进行了试验研究。试验先后在过量空气系数a=1.1和a=1.3两组稀燃工况下进行,怠速转速稳定在800r/min左右。试验结果表明:添加甲醇后,两组稀燃工况下指示热效率均有所提升;发动机的火焰发展期、快速燃烧期和平均指示压力的循环变动系数随着甲醇比例的增加而降低;甲醇能够显著降低发动机怠速稀燃工况下的HC和NOx排放,CO2排放随着甲醇含量的增加也略有降低。     

甲醇—柴油混合燃料在共轨发动机上的燃烧和排放特性研究

在1台电控高压共轨增压发动机上,不改变原机结构,采用甲醇—柴油混合燃烧的方式,进行燃烧排放特性分析。结果表明:在相同转速下,发动机的当量燃油消耗率随负荷的增加而降低;随着甲醇含量增加,发动机的最高燃烧压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度都逐渐升高;中低负荷时,发动机的CO和HC排放随着负荷的升高而减小,燃用混合燃料时较燃用柴油略有升高,且甲醇含量越高升高越多;燃用混合燃料时发动机的NO_x和炭烟排放较燃用柴油时有所降低,且随着负荷的升高而增大。