日本第六届国际氢能与燃料电池展

中国可再生能源学会氢能专业委员会 毛宗强

日本第六国际氢能与燃料电池展（FC EXPO 2010）于2010年 3月 3日至5日在日本东京国际展览馆成功举办。来自全球450多家氢能与燃料电池相关企业参展。每天观众近3万人，据组委会会后发布的数据表明，3天共80045人参观了展览。与第六国际氢能与燃料电池展同时展出的还有第三届国际光伏、第一届国际可充电电池展等5个展览。

美国、加拿大、德国、法国和东道主日本等都组团参加FC EXPO 2010。除日本外，德国展团最大，由20余家德国企业组成。中国台湾也派出由10家企业组成的展团，集体参展。中国大陆没有公司参展。

在本届展览会上，笔者发现了一些接近市场的燃料电池新产品，现将这些新产品介绍给读者，希望引起关注。

1）完全不用金属铂的燃料电池

现在使用的质子交换膜燃料电池必须用贵金属铂作催化剂，因此，有人估计，地球上有限的铂资源将成为氢燃料电池汽车推广的瓶颈。科学家早就知道碱性燃料电池可以不用贵金属铂作催化剂，而用银、镍催化剂就可以。早期的碱性燃料电池，虽然已用于太空，但由于大气中CO2会使其液体电解质中毒，故不适合用于汽车。

以色列的CellEra公司展出了1.5 kW的无贵金属铂催化剂的碱性膜燃料电池堆。电堆由19个单电池组成，氢气作燃料，固体聚合物阴离子交换膜为电解质，不需要任何液体碱电解质，使用钴和镍作为电催化剂。因而成本很低，只有普通的燃料电池成本的三分之一。CellEra公司2008年成立，总部位于以色列。

FC EXPO 2010

以色列CellEra公司的无铂的1.5千瓦聚合物电解质膜燃料电池

日本展览会上CellEra公司的无铂的1.5千瓦聚合物电解质膜燃料电池

2）更适合燃料电池汽车使用的高温聚合物膜燃料电池（HTPEM）

用Serenergy公司高温聚合物膜燃料电池堆做动力的9座燃料电池车

现在氢燃料电池汽车使用质子交换膜燃料电池，在使用过程中产生同样的电能和热能，因此，将其用作汽车动力时，散热的工作量很大。由于电解质膜的限制，使其工作温度为60～80℃，通常夏天环境温度达40℃，这样燃料电池与环境的温差很小，使车用燃料电池散热的难度更大。所以从汽车工程师角度出发，希望提高汽车用燃料电池的工作温度，扩大燃料电池和环境的温差，简化汽车散热器，降低汽车成本。人们研究高温电解质膜已经多年。在本届展览会上，德国FUMA-TECH公司已经展出批量生产的高温膜和溶剂；BASF旗下公司展出高温膜燃料电池的组件Celtec-MEA，丹麦的Serenergy公司则展示他们的高温聚合物膜燃料电池堆。Serenergy公司于2006年在丹麦成立，主要技术来自丹麦奥尔堡大学能源技术研究所主要研究人员。目前HTPEM在工作温度为100～180℃，推荐使用温度为130～170℃。上图为Serenergy公司高温聚合物膜燃料电池堆做动力的9座燃料电池车，在2009年底的哥本哈根会议期间展示过。

3）微型燃料的电池实用化

日本aquafairy公司是2006年成立的燃料电池公司，注册资本约100万美元，23名员工。公司主要生产微型燃料电池。现有产品如下表所示。

日本 aquafairy公司主要微型燃料电池产品

日本aquafairy公司的几款微型燃料电池，图中日本的硬币为参照物

公司声称2010年上半年出售商品。

4）直接乙醇燃料电池

为克服甲醇的毒性，工程师一直寻求用乙醇代替甲醇作燃料电池的燃料。因为乙醇的化学结构比甲醇复杂，所以用乙醇作为燃料电池的燃料难度要大。NDC公司展出直接乙醇燃料电池（DEFC）。NDC公司声称采用了独特的无铂催化剂技术，生产成本比同类技术低10倍。虽然直接乙醇燃料电池性能与温度有关，但是其性能还是相当于或高于铂催化剂的燃料电池系统。这种燃料电池的寿命测试已经超过3000多小时，在40℃时的其衰减小于40μ V/h，寿命测试还在继续进行之中。

目前NDC公司的直接乙醇燃料电池的体积还是比较大，其20瓦燃料电池的尺寸为1.25毫米×115毫米×58毫米；重量1.1公斤；体积0.85升；额定功率21瓦（4.2伏×5安培）；操作电流1.0安到8.0安；操作电压1.0伏到10.0伏；操作温度-20℃到60℃；操作湿度0～100%；燃料为乙醇。

本次展览会如同前几次一样，组织观众免费试驾由奔驰、通用、丰田、本田提供的多辆燃料电池小轿车，体验氢燃料电池汽车的环保及“零碳”排放的驾驶乐趣。在日本的地铁中，1千瓦级家用燃料电池热电联供系统的广告特别引人注目。日本政府于2009年5月开始给购买这种家用燃料电池电站的家庭予以高额补助。这种燃料电池电站称为“ENE·FARM”，由英文energy（能源）和farm（农场）构成。在日本国内主要由煤气公司及石油公司进行家用燃料电池电站的商业销售。2009年，ENE·FARM家用燃料电池电站价格为300万日元（约23万人民币），即使扣掉政府提供的140万日元补贴 (2009年度的最高补助额)，价格仍然较高。不过，据日本权威机构（NEDO）的《日本燃料电池·氢技术路线图 2008》 预测，到2015年，ENE·FARM燃料电池系统价格约为60万日元。正式普及阶段的价格则在40万日元以下。根据日本经济产业省《长期能源供需预测》的估算，到2030年之前，ENE·FARM家用燃料电池电站可望普及至250万台。当然，要达到这一目标，还需政府的支持以及能源公司、燃料电池公司共同合作，进行进一步的技术研发。

日本aquafairy公司的微型燃料电池已经用于玩具机器人

本次展览感想颇多。首先是国际范围的燃料电池商业化在扎扎实实地推进中。如燃料电池汽车的试驾活动和家用燃料电池电站的多媒体广告等，相信，再过几年，更多的人将会使用氢燃料电池产品。

其次，从展会可以看到氢燃料电池还没有定型，还在发展之中。本次展会的高温聚合物电解质膜燃料电池已有样机，微型燃料电池已用于机器人，不用贵金属铂的直接乙醇燃料电池也有样机…，我们已经看到这些新产品迈开商业化步伐。

再次，一批小的、新的企业不断给市场带来新产品，新技术和新的活力。如本文介绍的高温聚合物膜燃料电池、碱性膜燃料电池、直接乙醇燃料电池等都出自小公司。其实，在氢燃料电池市场上，小公司也有大前途，关键你得有自己的技术。

第四，厂商参展热情高，每届都有400余家参展，其中有不少外国厂商。我国去年还有两家公司参展，今年剃了光头，没有一家中国大陆厂商参展，而海峡对岸的中国台湾也还有10余家参展。这里面深层次的原因值得我们思考。

我国正在编制“十二·五”规划，政府应继续给予氢能和燃料电池以重要的地位，加大政策支持和经费投入，让我国的氢能和燃料电池为减低我国单位GDP的碳指标作出贡献。(本文主要图片由刘志祥拍摄)