限制燃料电池应用的主要技术瓶颈是否与石墨双极板有关?

作者:jcadmin 发布时间:2020-06-08 14:12:44

安全和效益是民航技术应用的准则,对照民航技术应用需求,燃料电池的不足之处主要有以下4方面:

(1)系统总体功率密度还需提高。燃料电池作为飞机的辅助动力装置,应避免额外空中损耗而增加飞机燃油消耗。因此,燃料电池系统的功率密度至少应高于1kW/kg。目前,投入商业使用的固态氧化物型燃料电池的功率密度仅为0.02kW/kg,质子交换膜型燃料电池的功率密度约为0.8~1.6kW/kg。可见,对于可使用航煤等化石燃料的固态氧化物型燃料电池而言,还需通过优化电解质材料、电极材料、生产工艺等方法继续提高功率密度。

(2)燃料存储复杂。质子交换膜型燃料电池需使用纯氢燃料,燃料的质量可占电池系统总重量的20%。但液态氢的长期存储(当前最先进的氢储罐的日泄漏量约为0.5%)及加注仍面临诸多技术问题。压缩氢形式则较为简单,但其储能密度仅为化石燃料的17%。当燃料需求量增加时,将使电池的体积与质量明显增加。固态氧化物型燃料电池使用的是极低硫化石燃料(硫含量低于1×10-6)。目前,航煤硫含量水平为(300~1000)×10-6,因此,需要对现有航煤进行进一步脱硫处理或另行设置机载脱硫装置。

(3)安全性有待提高。质子交换膜型燃料电池系统储氢装置在高空低气压条件下更易发生氢泄漏,并在密封的机体中进行累积,导致诸多直接与间接的安全问题。固态氧化物型燃料电池的运行温度通常为600~1000℃,长期在振动、高低温循环等环境下工作时,安全性水平将明显降低。从这些点就看的出就是石墨双极板后期加工的一些技术问题,特别实在超薄的时代。

(4)系统寿命还需进一步提高。目前车用质子交换膜型燃料电池的寿命与民用飞机机载系统平均40000h的寿命相比仍有较大差距,一定程度上增加了地面的维护成本与时间,影响出勤率水平。