燃料電池最新應(yīng)用及研究進(jìn)展

1、燃料電池的研究進(jìn)展及其應(yīng)用摘要：本文主要介紹了燃料電池的種類和其優(yōu)缺點(diǎn)，按電解質(zhì)分為并堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、及熔融碳酸鹽燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池；對(duì)其在航空、電動(dòng)汽車、固定式分散電站、備用電源和家庭電源作了簡(jiǎn)要的介紹。同時(shí)對(duì)其在燃料電池催化劑的研究進(jìn)行了一定的綜述。并對(duì)燃料電池的未來(lái)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：燃料電池催化劑質(zhì)子交換膜1 引言能源是社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力也是衡量一國(guó)綜合國(guó)力，是國(guó)家文明發(fā)達(dá)程度和人民生活水平的重要指標(biāo)。隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)的高速發(fā)展，全世界對(duì)能源的需求日益增加。另外，能源的使用以化石燃料為主，排放了大量CO2、

2、N2O及硫化物等污染物，造成了環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人民健康。因此，采用清潔、高效的能源利用方式，積極開發(fā)新能源，有利于國(guó)家和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。燃料電池是一種將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板及其兩側(cè)配置的燃料極(陽(yáng)極) 、空氣極(陰極)和氣體流路構(gòu)成吳剛強(qiáng),郎中敏,王少青. 燃料電池的應(yīng)用及研究進(jìn)展J.內(nèi)蒙古石油化工,2008,21:11-12。該理念始于英國(guó)，是科學(xué)家格羅夫 CARRETTE L,FRIEDRICH K A,STIMMING U. Fuel cell:principles,types,fuels and applic

3、ationsJ.Chemphyschem,2000,(1):162(W.R.Grove)在1839年首次提出了燃料電池技術(shù)，以清潔、高效、無(wú)污染的優(yōu)異特質(zhì)引起了世界各國(guó)政府科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的高度重視。2 燃料電池圖1-燃料電池的工作原理燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置。圖1表示了燃料電池的工作原理。一節(jié)燃料電池由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)隔膜構(gòu)成。燃料在陽(yáng)極氧化，氧化劑在陰極還原，從而完成整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)。電解質(zhì)隔膜的功能為分隔燃料和氧化劑并起到離子傳導(dǎo)的作用。燃料電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，原則上只要反應(yīng)物不斷的輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷的排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電了Chun sh

4、an Song. Fuel processing for low temperature and high-temperature fuel cells:Challenges and opportunities for sustainable development in the 21st centuryJ.Catalysis Today,2002,77(1):17-49。它不受卡諾循環(huán)限制，直接高效（40-60%），環(huán)境友好，幾乎不排放氮氧化物和硫氧化物。被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的直接、高效、潔凈的發(fā)電技術(shù)。燃料電池按照電解質(zhì)的不同可以分為以下幾類：燃料電池一般包括堿性燃料電池( Alkalin

5、e Fuel Cell，AFC)、磷酸燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC)、固體氧化物燃料電池( Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)、及熔融碳酸鹽燃料電池( MoltenCarbonateFuel Cell，MCFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)等，如圖2所示。按工作溫度不同，可將燃料電池分為低溫型(工作溫度低于120)、中溫型(工作溫度 120-260)、高溫型(工作溫度260-750)和超高溫型(工作溫度750-1200)；按燃料處理方式不同，可分為直接型、間

6、接型和再生型孟黎清.燃料電池的歷史和現(xiàn)狀J電力學(xué)報(bào),2002,17(2):99-104。本文主要按照其電解質(zhì)的不同進(jìn)行講解。電池類型電解質(zhì)導(dǎo)電粒子工作溫度 / 燃料氧化劑技術(shù)狀態(tài)規(guī)模/ KW堿性燃料電池（AFC）KOH、NaOHOH-室溫-200純氫純氧高度發(fā)展，已在航天中成功應(yīng)用1-100磷酸燃料電池（PAFC）H3PO4H+100-200重整氣空氣高度發(fā)展，以用作分散站，成本高1-2000熔融碳酸鹽染料電池（MCFC）KCO3、LiCO3CO32-600-200凈化煤氣、重整氣空氣需延長(zhǎng)壽命250-2000固體氧化物燃料電池（SOFC）氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯O2-800-1000凈化煤氣、天然

7、氣空氣電池結(jié)構(gòu)選擇開發(fā)廉價(jià)制備技術(shù)1-100質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）全氟磺酸膜H+室溫-100純氫凈化、重整氣氧氣空氣高度發(fā)展，已有電動(dòng)樣車，需降低成本1-300圖2-燃料電池的種類2.1 堿性燃料電池（AFC）堿性燃料電池（AFC）在19世紀(jì)60年代，美國(guó)航空航天局（NASA）就成功地將培根型堿性燃料電池用于阿波羅宇宙飛船，不但為飛船提供電力，還為宇航員提供飲用水。堿性燃料電池采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的氫氧化鉀（KOH）溶液作為電解液，浸在多孔石棉網(wǎng)或膜中，或裝載在雙孔電極堿腔中，兩側(cè)分別放置多孔的陰極和陽(yáng)極構(gòu)成電池賴淵. 堿性燃料電池氧電極及Co-N/C催化材料研究D.長(zhǎng)沙:中南大學(xué),20

8、08:1-10。AFC的工作溫度根據(jù)KOH電解質(zhì)的濃度不同而不同，一般在60-90或200左右，也可在常壓或加壓條件下工作。為保持電池連續(xù)工作，除了需要等速地向電池供應(yīng)消耗的氫氣、氧氣外，還需連續(xù)、等速地從陽(yáng)極排出電池反應(yīng)生成的水，以維持電解液堿濃度的恒定；排除電池反應(yīng)的廢熱以維持電池工作溫度的恒定。AFC的優(yōu)點(diǎn)在于除貴金屬外，銀、鎳以及一些金屬氧化物都可以作電極催化劑，它的陰極性能也比酸性體系要好，而且電池的結(jié)構(gòu)材料也較便宜。缺點(diǎn)在于對(duì)CO2和N2十分敏感，故不適用于地面。在國(guó)外，將AFC用于潛艇及汽車的嘗試已不再繼續(xù)，目前AFC主要用作短期飛船和航天飛機(jī)的電源李楊,魏敦崧,潘衛(wèi)國(guó). 燃料電

9、池發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景J.能源技術(shù),2001,22(4):158-161。另外，電解液需要循環(huán)以維持電池的水、熱平衡問(wèn)題，使系統(tǒng)變得復(fù)雜，影響電池的穩(wěn)定操作性能王華文,齊國(guó)幀. 燃料電池技術(shù)研究進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化J.高橋石化,2005,20(3):46。2.2 磷酸燃料電池（PAFC）磷酸燃料電池是一種將氫氣(燃料氣體) 和氧氣( 空氣) 反應(yīng)時(shí)的化學(xué)能直接、連續(xù)地轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)裝置。在該電池裝置中，氫氣和氧氣分別輸送陽(yáng)極和陰極，在電極、電解質(zhì)和反應(yīng)氣體之間建立的三相界面處分別進(jìn)行氧化、還原反應(yīng)磷酸燃料電池（PAFC）是當(dāng)前商業(yè)化發(fā)展得最快的一種燃料電池。正如其名字所示，這種電池使用液體磷酸為電解

10、質(zhì)，通常位于碳化硅基質(zhì)中。磷酸燃料電池的工作溫度要比質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性燃料電池的工作溫度略高，位于150 - 200左右，由于反應(yīng)速度慢，仍需電極上的白金催化劑來(lái)加速反應(yīng)，PAFC具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：（1）一定的抗一氧化碳（CO）中毒能力。(2)發(fā)電效率在35%-43%之間，大容量電站效率較高些。熱電聯(lián)供時(shí)，總效率為71%-85%。(3) 潔凈、對(duì)環(huán)境污染小，沒(méi)有(或很小)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，振動(dòng)和噪聲污染也很小。（4）無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。但是PAFC技術(shù)要進(jìn)入商業(yè)化，除了在裝置緊湊，檢修空間小，維修困難等技術(shù)上進(jìn)一步完善，降低生產(chǎn)成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，更重要的挑戰(zhàn)來(lái)自于其它類型燃料電池（如

11、PEMFC、SOFC等）技術(shù)的快速發(fā)展。但是，無(wú)論如何，PAFC在燃料電池技術(shù)發(fā)展的歷史上所起的示范和技術(shù)借鑒作用是其它燃料電池所無(wú)法替代的。PAFC技術(shù)已公認(rèn)為可用于熱電聯(lián)供的、具有高度可靠性的發(fā)電裝置，特別在醫(yī)院、監(jiān)獄、旅館等對(duì)安全供電要求特別高的場(chǎng)合有著很好的應(yīng)用前景。2.3固體氧化物燃料電池（SOFC）固體氧化物燃料電池(SOFC)以Ni+ZrO2(Y2O3)為陽(yáng)極，LaSr(Mn)O3為陰極。始于20世紀(jì)40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃發(fā)展。其電解質(zhì)為氧化釔，因含有少量的氧化鈣與氧化鉆，穩(wěn)定度較高，不需要催化劑，一般而言，此種燃料電池操作溫度約為1000e，廢熱可回收再利

12、用。反應(yīng)氣體不直接接觸，因此可以使用較高的壓力以縮小反應(yīng)器的體積而沒(méi)有燃燒或爆炸的危險(xiǎn)尹艷紅,朱威,夏長(zhǎng)榮等. 一種新的生物質(zhì)氣發(fā)電裝置-固體氧化物燃料電池J .可再生能源,2004,(3):39。固態(tài)氧化物燃料電池對(duì)目前所有燃料電池都有的硫污染具有最大的耐受性，由于使用固態(tài)的電解質(zhì)，這種電池比熔融碳酸鹽燃料電池更穩(wěn)定，其效率約為60%左右，可供工業(yè)界用來(lái)發(fā)電和取暖，同時(shí)也具有為車輛提供備用動(dòng)力的潛力；缺點(diǎn)是構(gòu)建該型電池的耐高溫材料價(jià)格昂貴。從原理上講，SOFC是最理想的燃料電池類型之一，其具備以下優(yōu)點(diǎn)：是全固體的電池結(jié)構(gòu)，避免了因使用液態(tài)電解質(zhì)所帶來(lái)的腐蝕和電解液流失等問(wèn)題；電池在高溫下工作

13、，電極反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)迅速，無(wú)需采用貴金屬電極，因而電池成本大大降低，高質(zhì)量余熱也可充分利用；燃料適用范圍廣。2.4 熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）的電解質(zhì)為碳酸鋰-碳酸鈉（Li2CO3-Na2CO3）或者碳酸鋰-碳酸鉀（Li2CO3-K2CO3）混合物熔鹽，浸在用偏鋁酸鋰（LiAlO2）制成的多孔隔膜中。MCFC的陽(yáng)極催化劑通常采用鎳-鉻（Ni-Cr）、鎳-鋁（Ni-Al）合金；陰極催化劑則普遍采用氧化鎳（NiO）。MCFC電池的雙極板通常采用不銹鋼或鎳基合金鋼制成。由于MCFC的工作溫度為650-700，屬于高溫燃料電池，其本體發(fā)電效率以低熱值為標(biāo)準(zhǔn)較高（可達(dá) 60%），并且

14、不需要貴金屬做催化劑。既可以使用氫氣、煤氣作燃料，又可以使用粗重整氣作燃料，可使用的燃料范圍大大增加。排出的廢熱溫度高，可以直接驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)/蒸汽輪機(jī)進(jìn)行復(fù)合發(fā)電，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。但MCFC長(zhǎng)期工作在高溫和強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下，由此產(chǎn)生了諸多的問(wèn)題，影響熔融碳酸鹽燃料電池系統(tǒng)的性能與壽命王城. 燃料電池技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 新材料產(chǎn)業(yè),2012,(2):37-43。2.5 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)該電池的電解質(zhì)為離子交換膜，薄膜的表面涂有可以加速反應(yīng)的催化劑(如白金)，其兩側(cè)分別供應(yīng)氫氣及氧氣，交換膜位于電池的中間，起到分隔陽(yáng)極和陰極，傳導(dǎo)氫質(zhì)子李薇薇. 高溫質(zhì)子交換膜燃料電

15、池膜電極制備工藝的研究D.北京：北京化工大學(xué),2012:3-15。由于PEM燃料電池的唯一液體是水，因此腐蝕問(wèn)題很小，且操作溫度介于80e-100e之間，安全上的顧慮較低；其缺點(diǎn)是，作為催化劑的白金價(jià)格昂貴，PEMFC是輕型汽車和家庭應(yīng)用的理想電力能源，它可以替代充電電池，在電極上的具體反應(yīng)為：陽(yáng)極反應(yīng):2H2 4H+4e陰極反應(yīng):02+4H+4e 2H2O總反應(yīng):2H2+02 2H20在質(zhì)子交換膜燃料電池中，電解質(zhì)是一片薄的聚合物膜，和質(zhì)子能夠滲透但不導(dǎo)電，而電極基本由碳組成，氫流入燃料電池到達(dá)陽(yáng)極，裂解成氫離子(質(zhì)子)和電子，氫離子通過(guò)電解質(zhì)滲透到陰極，而電子通過(guò)外部網(wǎng)路流動(dòng)，提供電力?？?/p>

16、氣中的氧供應(yīng)到陰極，與電子和氫離子結(jié)合形成水。它有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，室溫下啟動(dòng)十分迅速，效率高，其能量轉(zhuǎn)化率高。實(shí)際使用效率是普通內(nèi)燃機(jī)的2-3倍，無(wú)污染，由于可以實(shí)現(xiàn)零排放，壽命長(zhǎng)，比功率大燃料多樣性等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于軍用或民用的可移動(dòng)電源及電動(dòng)車輛；發(fā)電時(shí)無(wú)噪聲，而且紅外信號(hào)很弱，在軍事領(lǐng)域有著極其重要的用途。PEMFC的主要應(yīng)用領(lǐng)域有于便攜電源、小型移動(dòng)電源、備用電源、汽車、船舶等交通工具的動(dòng)力 黃明宇,倪紅軍, 周一丹等. 質(zhì)子交換膜燃料電池的研究與應(yīng)用J. 南通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,4(4):10-13。3 燃料電池的應(yīng)用近20年來(lái)，燃料電池由于高效潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各

17、國(guó)政府開發(fā)商及研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。燃料電池在交通運(yùn)輸、便攜式電源、分散電站、航空/天及水下潛器等民用與軍用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景云潔.淺論燃料電池的國(guó)內(nèi)外研究與進(jìn)展J.現(xiàn)代化工,2011,30(2):106-109。3.1 航天領(lǐng)域上個(gè)世紀(jì)60年代，燃料電池就成功地應(yīng)用于航天技術(shù)，這種輕質(zhì)高效的動(dòng)力源一直是美國(guó)航天技術(shù)的首選。以燃料電池為動(dòng)力的Gemini宇宙飛船1965年研制成功，采用的是聚苯乙烯磺酸膜，完成了8天的飛行。由于這種聚苯乙烯磺酸膜穩(wěn)定性較差，后來(lái)在Apollo宇宙飛船采用了堿性電解質(zhì)燃料電池，從此開啟了燃料電池航天應(yīng)用的新紀(jì)元。在Apollo宇宙飛船1966年至1978年服役

18、期間，總計(jì)完成了18次飛行任務(wù)，累積運(yùn)行超過(guò)了10000h。表現(xiàn)出良好的可靠性與安全性除了宇宙飛船外，燃料電池在航天飛機(jī)上的應(yīng)用是航天史上又一成功的范例。從1981年首次飛行直至2011年航天飛機(jī)宣布退役，在30年期間里燃料電池累積運(yùn)行了101000h，可靠性達(dá)到99%以上。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所早在70年代就成功研制了以航天應(yīng)用為背景的堿性燃料電池系統(tǒng) Yi BL. Fuel cells-Principle，technologies and applicationsMBeijing:Chemical Industry Press,2003，為我國(guó)此后燃料電池在航天領(lǐng)域應(yīng)用奠定了一定的技

19、術(shù)基礎(chǔ)。3.2 電動(dòng)汽車隨著汽車保有量的增加，傳統(tǒng)燃油內(nèi)燃機(jī)汽車造成的環(huán)境污染日益加劇，同時(shí)，也面臨著對(duì)石油的依存度日益增加的嚴(yán)重問(wèn)題燃料電池作為汽車動(dòng)力源是解決因汽車而產(chǎn)生的環(huán)境能源問(wèn)題的可行方案之一，近20年來(lái)得到各國(guó)政府汽車企業(yè)研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。燃料電池汽車示范在國(guó)內(nèi)外不斷興起。，自1993年世界上第一輛燃料電池公共汽車在加拿大的巴拉德電力系統(tǒng)誕生。該車為120KW PEMFC電池組，使用壓縮氫氣做燃料，行駛速度為95千米每小時(shí)，行程可達(dá)400千米；目前，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)明顯提升，在中國(guó)科技部支持下，國(guó)產(chǎn)PEMFC關(guān)鍵材料和部件的開發(fā)取得了重大進(jìn)展，研制成功了高導(dǎo)電性及優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)的碳

20、紙、增強(qiáng)型復(fù)合質(zhì)子交換膜、高穩(wěn)定性/高活性Pt-Pd復(fù)合電催化劑及薄型全金屬雙極板等。經(jīng)過(guò)膜電極技術(shù)的優(yōu)化，電催化劑利用率得到大幅提高，流場(chǎng)優(yōu)化提高了高電流密度下水管理能力，使額定工作點(diǎn)由0.66 V 05 Acm-2提升至066 V1.0 Acm-2，比功率達(dá)到1300 WL1，在同樣功率輸出情況下，體積和質(zhì)量分別減小了一半 Zhou Z M,Shao Z G,Qin X P，et al. Durability study of Pt-Pd/CasPEMFC cathode catalystJ.International Journal of Hydrogen Energy,2010,35(

21、4):1719-172。3.3 固定式分散電站污染重能效低一直是困擾火力發(fā)電的核心問(wèn)題，燃料電池作為低碳減排的清潔發(fā)電技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外的普遍重視。燃料電池電站不同于燃料電池汽車，沒(méi)有頻繁啟動(dòng)問(wèn)題，因此可以采用以下4種燃料電池技術(shù)，分別是磷酸燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池固體氧化物燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池。我校華南理工大學(xué)進(jìn)行了300kW PEMFC電站的示范。質(zhì)子交換膜燃料電池用于固定電站與用于燃料電池汽車相比，由于工況相對(duì)緩和，不需要像燃料電池汽車那樣頻繁變載，避免了動(dòng)態(tài)工況引起的燃料電池材料衰減，相對(duì)延長(zhǎng)了壽命。3.4 備用電源與家庭電源與現(xiàn)有的柴油發(fā)電機(jī)比較，燃料電池作為不間斷備用電源，具

22、有高密度高效率長(zhǎng)待時(shí)及環(huán)境友好等特點(diǎn)，可以為電信、銀行等重要部門或偏遠(yuǎn)地區(qū)提供環(huán)保型電源。家庭與一些公共場(chǎng)所大多采用1-5kW小型熱電聯(lián)供裝置，家庭電源通常以天然氣為燃料，這樣可以兼容現(xiàn)有的公共設(shè)施，提供電網(wǎng)以外的電，廢熱可以以熱水的形式利用，備用電源也可采用甲醇液體燃料。燃料電池作為小型可移動(dòng)電源或二次電池的充電器，也是目前研發(fā)的熱點(diǎn)。主要技術(shù)基礎(chǔ)是采用直接甲醇燃料電池，即以甲醇為燃料，這種液體燃料具有攜帶方便比能量高等特點(diǎn)。直接甲醇燃料電池初期是瞄準(zhǔn)手機(jī)筆記本電腦電源市場(chǎng)，旨在提供長(zhǎng)待時(shí)電池，但由于在系統(tǒng)管理小型化等技術(shù)方面還有待突破，近期人們又把目光集中到了充電器市場(chǎng)。4 燃料電池的研究

23、方向燃料電池用作發(fā)電設(shè)備，是因?yàn)槠鋬r(jià)格有可能與一般的發(fā)電設(shè)備相競(jìng)爭(zhēng)。但燃料電池在電動(dòng)汽車上的商業(yè)應(yīng)用前景是遠(yuǎn)期的，因?yàn)槠囆枰氖前l(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的價(jià)格遠(yuǎn)比燃料電池要便宜，因此在短期內(nèi)，燃料電池汽車在價(jià)格上難以與其他汽車相競(jìng)爭(zhēng)。目前燃料電池研究與開發(fā)集中在4個(gè)方面：（1）電解質(zhì)膜；（2）電極；（3）燃料；（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。日美歐各廠家開發(fā)面向便攜電子設(shè)備的燃料電池，尤其重視（1）-（3）方面的材料研究與開發(fā)。第4方面的研究課題是燃料電池的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)前3個(gè)方面是構(gòu)成燃料電池的必要準(zhǔn)備，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是燃料電池的最終結(jié)果。與此同時(shí)還存在一些技術(shù)瓶頸，如貴金屬成本和中毒問(wèn)題，PEMFC產(chǎn)業(yè)化后，其量化生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)

24、致貴金屬的資源問(wèn)題，而當(dāng)前研發(fā)的替代型Pt催化劑因催化性能太低而無(wú)實(shí)用價(jià)值。與此同時(shí)，大氣中的污染物，如SO2等以及氫氣在生產(chǎn)過(guò)程中殘留的CO等有毒氣體對(duì)以空氣作氧化劑的燃料電池造成不可恢復(fù)的性能損失。其原因是以上有毒氣體導(dǎo)致了Pt催化劑的緩慢中毒 DAI JUN YANG, BING LI,HAO ZHANG,et al. Kinetics and electrocatalytic activity of IrCo/C catalysts for oxygen reduction in PEMFCJ. International Journal of Hydrogen Energy,2012

25、,37(3):2447-2454，以當(dāng)前的技術(shù)水平多元催化劑和替代型催化劑，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)要求。燃料電池的穩(wěn)定問(wèn)題，燃料電池還存在低溫性能隱患，PEMFC內(nèi)因含有水分在以下會(huì)結(jié)冰，導(dǎo)致供電系統(tǒng)不能啟動(dòng)。這也是其產(chǎn)業(yè)化時(shí)必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。衣寶廉院士指出若要實(shí)現(xiàn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化需著手發(fā)展催化劑技術(shù)以降低成本進(jìn)而突破燃料電池應(yīng)用瓶頸。最后還有一個(gè)氫供給的問(wèn)題。電動(dòng)車儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫容量重量比至少要達(dá)到-才有實(shí)用價(jià)值，而一般的不銹鋼罐儲(chǔ)氫的重量比僅有左右。將高溫裂解制氫的思路引入到燃料電池車很難奏效，因?yàn)榱呀庑枰邷厍伊呀鈿夂凶尨呋瘎┲卸镜腃O。所以一般的措施是研發(fā)新型的儲(chǔ)氫材料或者高壓儲(chǔ)氫。而以當(dāng)前的儲(chǔ)氫材料研發(fā)水平可商業(yè)化的儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫重量比僅達(dá)到欲再提高儲(chǔ)氫能力較難故有待更深入的基礎(chǔ)研究，高壓氫雖有安全性問(wèn)題且制備成本較高但該思路最易實(shí)現(xiàn) 王同濤,劉桂成,王新東等. 燃料電池產(chǎn)業(yè)最新進(jìn)展及對(duì)我國(guó)的啟示J.科技進(jìn)步與對(duì)策,2013,30(5):74-77。若能夠在以上技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，燃料電池的發(fā)展將會(huì)得到一個(gè)質(zhì)的飛越。催化劑是燃料電池的一個(gè)研究重點(diǎn)，鐘軼良等 鐘軼良,莫再勇,楊莉君等. 改性石墨烯用作燃料電池陰極催化劑J.化學(xué)進(jìn)展,2013,25(5):717-725人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)選擇