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专业经济研究智库权威行业研究报告-1-一、燃料电池的定义及分类燃料电池(FuelCell)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。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有170年的历史。（一）按燃料电池的运行机理分分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。（二）按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质因此，燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。在燃料电池中，磷酸燃料电池（PAFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）可以冷起动和快起动，可以用作为移动电源，适应FCEV使用的要求，更加具有竞争力。（三）按燃料类型分有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料，汽油、柴油和天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。（四）按燃料电池工作温度分有低温型，温度低于200℃；中温型，温度为200-750℃；高温型，温度高于750℃。在常温下工作的燃料电池，例如质子交换膜燃料电池（PEMFC），这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂。燃料的化学能绝大部分都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物。不需要废热能量回收装置，体积较小，质量较轻。但催化剂铂（Pt）会与工作介质中的一氧化碳（CO）发生作用后产生中毒现象而失效，使燃料电池效率降低或完全损坏。而且铂（Pt）的价格很高，增加了燃料电池的成本。另一类是在高温（600-1000℃）下工作的燃料电池，例如熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），这类的燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂。但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大，质量重，只适合用于大功率的发电厂中。专业经济研究智库权威行业研究报告-2-二、中国燃料电池产业化发展进程我国政府一直重视车用燃料电池技术的研究和开发，经过科技部“九五”攻关、973计划、“十五”863计划重大专项的经费支持，我国燃料电池的研究开发取得蓬勃发展，在国内已经形成燃料电池的研究热潮，有大约近百家单位，包括大学、研究所、公司在从事燃料电池技术的研究与开发。并且，我国已经在燃料电池的多项核心技术方面取得突破，北京、上海、大连、武汉等城市已经出现燃料电池汽车的试运行，开发水平正在向国际一流水平迈进。中国在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破，已经跨入世界先进国家行列。中国政府十分注重燃料电池的研究开发，陆续开发出百瓦级-30kW级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展，开发出60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组，开发出电动轿车用净输出40kW、城市客车用净输出100kW燃料电池发动机，使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。2006年2月，国内第一艘燃料电池船由上海海事大学研制成功，该型船可广泛用于旅游、运输、科学考察等领域。燃料电池船是空气与储存在钢瓶中的氢气在“黑匣子”里反应，产生电流直接驱动船舶前行的无污染、低噪声的新型船。这艘无污染排放物的燃料电池船，在上海青浦河中进行航行实测，用14立方米的氢气，可以14公里的时速连续航行5小时，航程达70公里。这艘燃料电池船吸入的是氢气，排出氢氧，经过化学反应产生“纯净水”，因而无污染物排放。该船长4.7米，宽1.7米，吃水0.25米，燃料电池功率为2000W，推进器功率为2马力，可坐两至4人。适合在自然风景区、严格控制污染物排放的江河湖泊作旅游船。经过改进后燃料电池船还可成为运输船、科学考察船。尤其是科学考察使用无污染、低噪声的燃料电池船，能方便地使用先进科考仪器开展科研活动。2006年3月，上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的首辆氢燃料电池客车开始在上海市奉贤和市区之间示范运行。这辆氢燃料电池客车是上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的。它在金龙新型高档城市客车的基础上，改变了原有的燃油系统，而在车顶上装配了9个储氢罐，通过燃料电池的化学反应，产生电流驱动汽车，并排出纯净水，其额定功率达到100kW，最高速度可以达到80公里/小时，最大的续驶里程达到300公里以上，可以承载35名乘客。目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，从而不需要高温的条件实现了中温化，操作温度降到700-500℃。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本。这种新型陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景。这种燃料电池将是政府机关、银行、医院等重要单位的高可靠性备用电源，同时也可以在中国广大的山区、海岛、高原、边防哨所等电网难以到达的地方使用。专业经济研究智库权威行业研究报告-3-中国台湾胜光科技公司（AntigTechnology）和奇宏科技公司（AVCCorporation）声称它们已经开发出一款完全功能的燃料电池，可以用在标准笔记本电脑中。新开发的燃料电池采用可随意使用的甲醇胶囊，它利用化学反应产生电能，一个甲醇胶囊能够提供45W电能，足够笔记本电脑在正常状态下使用8小时。新开发的燃料电池的重量大约为1.7千克，是笔记本电脑重量的一倍。燃料电池车商业化的主要困难在于续航能力。为了使燃料电池车和普通内燃机汽车一样在实际使用中达到500公里以上的续航里程（加一次燃料可以持续行驶的里程），就必须大幅提高燃料箱的贮氢能力。业界正在尝试将储氢罐的压力由35MPa提高至70MPa，以及在高压罐内部使用贮氢合金的方法，但这样却无法避免燃料箱体积和重量增大的问题。管燃料电池组的小型化与长寿命化正在稳步提高，但贮氢箱的性能改善却难以取得进展。燃料电池组在低温下的起动性，以及在高温环境下如何确保输出功率的问题等都是目前仍然存在的技术难题。现在的技术水平下，燃料电池车的可靠性已经不成为量产的障碍。三、中国燃料电池技术研发分析官方及非盈利机构推动中国燃料电池技术发展的官方及非盈利机构主要有中华人民共和国科学技术部、国家自然科学基金以及中国氢能协会等。中国政府十分重视燃料电池相关技术的研究，每年都投入大量资金进行相关的研究开发工作，中国燃料电池技术的发展离不开国家政府的支持。图表燃料电池研发机构——官方及非盈利机构机构名称主要研究和技术领域中华人民共和国科学技术部863计划：政府拨款支持电动汽车项目（包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型）。973计划：政府拨款支持燃料电池、氢存储等基础研究。国家自然科学基金支持燃料电池等相关技术的基础研究。中国氢能协会从事与氢能相关的学术活动，推动氢能研究、开发、推广及应用。组织国内与氢能有关的学术交流、展览会等，参加国际与氢能有关的学术交流、展览会等。资料来源：产研智库研究所中国从事燃料电池技术研究开发的机构中，研究所是一支重要的力量。中国最早开展燃料电池技术研究的机构就是研究所。图表燃料电池研发机构——研究所机构名称主要研究和技术领域专业经济研究智库权威行业研究报告-4-中国科学院大连化学物理研究所该所先后在碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接醇类燃料电池和质子交换膜燃料电池等诸多领域开展了大量的研发工作。该所于1993年开展了PEMFC的研究，在电极工艺和电池结构方面做了许多研究，现已研制成工作面积为140cm2的单体电池，其输出功率达0.35W/cm2。于1994年开展了SOFC的研究工作，主要集中在电极和电解质材料的研究。2000年该所已完成30kW车用用燃料电池的全部试验工作。2002年研制成功200W级直接甲醇燃料电池组。近年来，该所研制了百千瓦级质子交换膜燃料电池发动机，并与清华大学等单位联合开发成功了燃料电池城市客车，另外，还研制了应用于笔记本电脑等家电领域的百瓦级直接醇类燃料电池。中国科学院长春应用化学研究所主要从事质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池的研究开发。该所于1990年开始研究PEMFC，工作主要集中在催化剂、电极的制备工艺和甲醇外重整器的研制，已制造出100WPEMFC样机。1994年开展直接甲醇质子交换膜燃料电池的研究工作。90年代初该所开始了MCFC的研究，在LiAlO2微粉的制备方法研究和利用金属间化合物作MCFC的阳极材料等方面取得了很大进展。该所与美国CaseWesternReserve大学和俄罗斯氢能与等离子体研究所等建立了长期协作关系。北京有色金属研究总院从事氢储存技术和燃料电池相关材料的研究，进行PEMFC/光伏电池（制氢）互补发电系统的研究。中国科学院广州能源研究所从事发酵沼气燃料电池系统的实用化研究，以及制氢和再生能源技术。中国科学院上海硅酸盐研究所固体氧化物燃料电池（SOFC）相关技术的研究，主要侧重于SOFC电极材料和电解质材料的研究，系统研究了流延法制备氧化锆膜材料、阴极和阳极材料、单体SOFC结构等，已初步掌握了湿化学法制备稳定的氧化锆纳米粉和致密陶瓷的技术。中国科学院上海有机化学研究所研究质子交换膜燃料电池的关键材料与部件，2002年该所与上海同济科技实业股份有限公司和上海神力科技有限公司共同组建上海中科同力公司。资料来源：产研智库高等院校高等院校是中国从事燃料电池技术研究开发的机构中另外一支重要的力量。高等院校不但自身进行燃料电池技术相关的研究，而且同时也培养了众多燃料电池技术方面的人才。图表燃料电池研发机构——高等院校机构名称主要研究和技术领域清华大学从事燃料电池客车和燃料电池发动机，氢的重整、存储、运输等研究开发。90年代初开展了SOFC的研究，利用缓冲溶液法及低温合成环境调和性新工专业经济研究智库权威行业研究报告-5-艺成功地合成了固体电解质、空气电极、燃料电极和中间联结电极材料的超细粉，并开展了平板型SOFC成型和烧结技术的研究。1993年开展了PEMFC的研究，研制的单体电池在0.7V时输出电流密度为100mA/cm2，改进石棉集流板的加工工艺，并提出列管式PEMFC的设计，与德国Karlsrube研究中心建立了一定的协作关系。同济大学燃料电池轿车和加氢设施制造的研究开发。成功研制出“超越”系列燃料电池轿车。北京理工大学1995年开始PEMFC的研究，单体电池的电流密度为150mA/cm2。近年来主要从事质子交换膜燃料电池电动汽车车辆技术的研发。上海交通大学主要从事质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等研究。研制成功了50kW级天然气熔融碳酸盐燃料电池发电系统，与泛亚汽车技术中心合作完成了“凤凰燃料电池展示车”等。华中科技大学从事固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和质子交换膜燃料电池等及其相关材料，以及氢的存储等方面的研究。华南理工大学主要从事质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和固体氧化物燃料电池等研究。1992年开始了SOFC的研究，组装的管状单体电池，用甲烷直接作燃料，最大输出功率为4mW/cm2，电流密度为17mA/cm2，连续运转140h，电池性能无明显衰减。1997年开展了PEMFC的研究，其天然气催化转化制一氧化碳和氢气的技术现已申请国家发明专利。天津大学主用从事质子交换膜燃料电池的研究，1994年开展了PEMFC的研究，主要研究催化剂和电极的制备工艺。中国科学技术大学主要从事固体氧化物燃料电池的研究，1992年开始中温SOFC的研究。一种是用纳米氧化锆作电解质的SOFC，工作温度约为450℃。另一种是用新型的质子导体作电解质的SOFC，已获得接近理论电动势的开路电压和200mA/cm2的电流密度。此外，还在研究基于多孔陶瓷支撑体的新一代SOFC。资料来源：产研智库企业近年来，中国众多企业纷纷投入到燃料电池相关技术的