燃料電池汽車用燃料電池的氫源發展趨勢

 2.3車載重整裝置制氫

   車載重整裝置制氫所使用的原料與地面制氫所使用的原料基本相同，原理也是相同的。使用車載重整器制氮的主要優點是制氫原料運輸方便，而且省去了氫的地面儲存和基礎設施建設費用。

存在的問題有：

1）燃料電池系統起動時間、動態響應時間較長。考慮到燃料電池的性能、系統的制動能量回收等問題，目前的燃料電池大客車普遍采用燃料電池與輔助動力源組成的混合驅動方案，此時，燃料電池系統起動時間和響應時間不再是突出的問題；

2）重整裝置不僅需要復雜的控制，而且要占用車上的空間，會減少車上可利用的空間，因重整裝置的重量增加會消耗更多的能量；

3）制取的氫氣純度不高時，可能會時催化劑中毒并產生一些污染。車上重整制氫的應用有逐漸減少的趨勢。 與車載重整裝置相比，采用純氫的燃料電池汽車設計簡單，重量輕，能量效率高，成本低。目前越來越多的燃料電池汽車以純氫為氫源，采用地面制氫的方法。

3、車上傾氫氣的形式

    由各種不同的制氫方法所得到的氫是氣態的，為便于車上使用以及滿足車輛續駛里程的要求，需要車上儲存一定量的氫氣。

3.1壓縮氫氣形式儲存

    壓縮氫氣與壓縮天然氣類似，由于氫氣的密度低，要求壓縮機密封好。氣瓶需要用鋁或石墨材料制造，要求容器承受高壓、重量輕、壽命長。氫氣壓力一般在20－30MPa。環形壓力容器將有助于提高容積效率，滿足續駛里程要求，而且便于在車上安裝。如果計人壓縮氫氣所消耗的能量，輸入電能的64％可以儲存在壓縮氫氣中。

3.2液態氮氣形式儲存

    液態氫的優點是具有高的能量質量比，約為氣態時的3倍。液態氫可以提高單位容積的氫氣質量，有利降低運輸成本。但是，液態氫需要將氣態氫冷卻到一253℃才能得到，這個液化過程時間長，而且消耗大量的能量，大約儲存能量的47％被消耗掉。另外，液態氫難于儲存，只能儲存在供應站，運輸時也需要專用運輸車。液態氫要求儲存容器具有很好的絕熱措施。

3.3金屬儲存氫氣

    利用金屬氫化物儲氫，將氫氣加壓至 3－6Mpa，氫在高壓下進人容器附在小顆粒上，在這個過程中，氫與金屬結合，同時放出熱量，在釋放氫時需要吸收同樣的熱量。儲氫金屬把氫吸附到金屬表面達到儲存氫的目的，為儲存大量的氫需要金屬呈小顆粒的形式。要求儲氫合金在適當的溫度范圍（300－450K）和壓力范圍（1－100atm）內能夠儲存或釋放氫氣。合金的結合能太高或太低都不符合要求，文獻[7]提出了新型的儲氫合金。金屬儲氫被認為是最安全民用儲氫方式。據報道，微細的碳纖維（carbon nanofibre）可能會對大大提高儲氫能力,隨著新材料的不斷出現，金屬儲氫可能會不斷增加。

4、車用燃料電池的氫源發展趨勢

    由于車載儲氫簡單，成本低，安全，不像車載重整裝置那樣成本高，系統復雜，體積大而且還會排放廢氣。就結構質量而言，壓縮氫氣儲存比金屬儲氫重量減少1.5－3％，比液態氫儲存質量減少 8％，所以目前壓縮氫氣儲存在汽車上應用最多。根據文獻[1]所提供的燃料電池大客車有關內容，整理得到表1，可見目前車用燃料電池的燃料以壓縮氫氣為主。燃料電池汽車在過去十年的發展趨勢圖 1所示，可見，各種制氫和儲氫方法的汽車都有增加，但采用壓縮氫氣的汽車增長最快， 

5、結論

     隨著環境保護意識的增強和石油資源的日益短缺，燃料電池汽車日益收到重視，廣泛使用質子交換膜燃料電池。為實現零排放和低排放，目前車用燃料電池以純氫氣為燃料。為提高整車效率和提高空間的利用率，采用地面制氫，車上高壓儲存的方法，車上重整制氫應用逐漸減少。隨著新材料的出現，采用儲氫金屬將會是很有希望的儲氫措施。地面制氫主要采用電解水和甲醇重整方式。

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