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從國(guó)家安全及戰(zhàn)略高度出發(fā)大力發(fā)展我國(guó)的燃料電池發(fā)電技術(shù)
作者: 遼寧省電力有限公司 馮玉全(遼寧電力科學(xué)研究院 楊 穎) 收錄來(lái)源: （本文刊登在《中國(guó)能源》1999年11期）【摘要】 本文根據(jù)科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)及近年來(lái)世界上發(fā)生的幾次大停電事故給我們的啟示，指出以"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"為模式的現(xiàn)代電力系統(tǒng)是非常脆弱的，在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下更是不堪一擊。并認(rèn)為燃料電池將是21世紀(jì)電力行業(yè)的主力軍，從現(xiàn)在開(kāi)始，"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"的模式再也不能繼續(xù)發(fā)展下去了。本文還認(rèn)為臺(tái)灣局勢(shì)對(duì)大陸電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)，掌握和發(fā)展燃料電池發(fā)電技術(shù)是事關(guān)國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。建議由國(guó)家科技部、國(guó)家發(fā)展委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委牽頭，根據(jù)國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要出發(fā)，制訂規(guī)劃，組織有關(guān)高等院校、科研院所和國(guó)家電力公司、石油集團(tuán)、石化集團(tuán)及機(jī)械制造等工業(yè)部門(mén)參與研究開(kāi)發(fā)，集中研究力量，加大經(jīng)費(fèi)投入，促進(jìn)燃料電池發(fā)電技術(shù)的實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化。This paper point out that modern power system with 'large units, large network, high voltage'is very wick, especially in urgent situation as shown as KORSOV crisis and large scale power failures occurred recently. Fuel cell will be the main power form in 21th. To research and develop fuel cell is one of the most important issues for our state security and economic continuous development. Give the suggestion about how to organize relative university, scientific research institution, state Power Company, petroleum trades and manufacturing industries together to develop the technology of fuel cell.
1、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)及近年來(lái)美國(guó)西部大停電、馬來(lái)西亞全國(guó)性大停電、臺(tái)灣發(fā)生的三次大停電事故給我們的啟示
科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)際上以南聯(lián)盟的失敗而結(jié)束了，戰(zhàn)前人們預(yù)料的北約必須出動(dòng)地面部隊(duì)才能結(jié)束戰(zhàn)斗、有可能又是一場(chǎng)越南戰(zhàn)爭(zhēng)的情況沒(méi)有出現(xiàn)，北約僅靠78天的空襲就迫使南聯(lián)盟屈服了。在這里我們必須充分注意到美國(guó)用石墨炸彈破壞南聯(lián)盟電力系統(tǒng)，從而破壞南聯(lián)盟國(guó)民經(jīng)濟(jì)，造成南聯(lián)盟人民生活陷入極大困境在結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)中所起的巨大作用。
電力工業(yè)屬技術(shù)資金密集型行業(yè)，電能生產(chǎn)、輸送、使用是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特征是"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"，運(yùn)行技術(shù)復(fù)雜、管理水平要求高。電網(wǎng)上任何一點(diǎn)的故障所產(chǎn)生的擾動(dòng)都會(huì)以光的速度波及開(kāi)來(lái)，嚴(yán)重的故障可能會(huì)引起大面積停電甚至全網(wǎng)崩潰，造成災(zāi)難性的后果。今年7月29日23時(shí)30分，由于臺(tái)南縣關(guān)廟鄉(xiāng)附近山崩，壓倒臺(tái)電第326號(hào)高壓輸電線(xiàn)鐵塔，使得嘉義及臺(tái)南的兩條輸電線(xiàn)路跳閘所引發(fā)的臺(tái)灣全島大停電，至少造成上百億元新臺(tái)幣的損失，并導(dǎo)致島內(nèi)民眾一片驚慌。1996年7月2日、8月10日在美國(guó)西部連續(xù)發(fā)生的大停電事故和1996年8月3日馬來(lái)西亞發(fā)生的全國(guó)性大停電事故，以及臺(tái)灣1995年5月24日、8月5日、1999年7月29日發(fā)生的三次大停電事故，損失慘重，教訓(xùn)沉痛，給以大電網(wǎng)集中供電的現(xiàn)代社會(huì)敲響了警鐘�？扑魑謶�(zhàn)爭(zhēng)和上述大停電事故告訴我們：以"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"為模式的現(xiàn)代電力系統(tǒng)是非常脆弱的，在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下更是不堪一擊！大電網(wǎng)大面積停電所造成的后果是災(zāi)難性的！從現(xiàn)在開(kāi)始，"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"的模式再也不能繼續(xù)發(fā)展下去了！
如何保證大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，如何保證電力的連續(xù)生產(chǎn)、穩(wěn)定供應(yīng)成為下世紀(jì)電力工業(yè)面臨的重大課題。在這里我們要指出：分散電源供電系統(tǒng)-燃料電池發(fā)電廠由于其巨大的優(yōu)越性將成為21世紀(jì)電力行業(yè)的主力軍，掌握和發(fā)展燃料電池發(fā)電技術(shù)是事關(guān)國(guó)家安全和中華民族振興的重大問(wèn)題；是事關(guān)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和占領(lǐng)21世紀(jì)電力工業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)的重大戰(zhàn)略課題。
2、燃料電池發(fā)電技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)況
2.1 燃料電池的工作原理及特點(diǎn)
燃料電池（Fuel cell）是一種不經(jīng)過(guò)燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將富氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。其工作原理與一般的電池相似，基本上由電子導(dǎo)電的陰極和陽(yáng)極及離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成。在電極與電解質(zhì)的界面上電荷載體由電子變?yōu)殡x子，在陽(yáng)極（燃料電池的負(fù)極又稱(chēng)燃料極）進(jìn)行氧化反應(yīng)，在陰極（燃料電池的正極又稱(chēng)空氣極）進(jìn)行還原反應(yīng)，燃料擴(kuò)散通過(guò)陽(yáng)極時(shí)失去電子而產(chǎn)生電流。當(dāng)外部不斷地輸送燃料和氧化劑時(shí)，燃料氧化所釋放的能量也就源源不斷地轉(zhuǎn)化為電能和熱能。
燃料電池被稱(chēng)之為繼水電、火電和核電之后能持續(xù)產(chǎn)生電力的第四種連續(xù)發(fā)電方式，有著傳統(tǒng)的火力發(fā)電難以比擬的諸多技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)。
首先，燃料電池屬于能量直接轉(zhuǎn)換的裝置，效率很高。各種燃料發(fā)電的平均理論效率在90%以上，應(yīng)用中因電解質(zhì)的電阻以及陰陽(yáng)極的化學(xué)反應(yīng)阻力，實(shí)際效率也均在50%以上。如果進(jìn)一步將化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能加以利用，燃料電池的總效率可達(dá)到80%以上。
其次，燃料電池的環(huán)境兼容性好。由于整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中沒(méi)有燃燒，CO2的排放量比常規(guī)火電減少40-60%，SO
X和NOX的排放量更低，比火電減少90%以上。同時(shí)，能量轉(zhuǎn)換的主要裝置無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，因此噪音極小。據(jù)測(cè)試，在已建燃料電池電廠外9米處的噪音僅為60dB。
第三，設(shè)備可靠性高，對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)能力強(qiáng)，可以無(wú)人操作。燃料電池過(guò)載運(yùn)行或欠載運(yùn)行都能承受而效率基本不變，負(fù)荷變化時(shí)響應(yīng)速度很快�？梢灾苯咏ㄔ诮K端用戶(hù)附近，沒(méi)有龐大的輸配電網(wǎng)絡(luò)，供電可靠性高。同時(shí)節(jié)約大量的輸配電設(shè)備費(fèi)用并減少損耗。
第四，燃料來(lái)源廣、建設(shè)工期短、使用方便。由于是組件化設(shè)計(jì)，建廠時(shí)間很短（平均僅需2個(gè)月左右）。電廠不需大量冷水，占地面積極�。◣资椒矫准纯桑�，加上無(wú)污染無(wú)噪音，選址幾乎沒(méi)有任何限制。可用來(lái)發(fā)電的燃料種類(lèi)眾多，甲醇、煤氣、沼氣、天然氣、含氫廢氣、輕油、柴油等均可。
從以上這些突出的特點(diǎn)可以看出，燃料電池是一種高效潔凈方便的發(fā)電裝置，非常適合作移動(dòng)、分散電源和接近終端用戶(hù)的電力供給，尤其適宜應(yīng)用于重要的政府與軍事等部門(mén)。隨著燃料電池的商業(yè)化推廣，其成本價(jià)格會(huì)迅速降低，民用市場(chǎng)的前景也將十分廣闊。
2.2 燃料電池的主要類(lèi)型
燃料電池的種類(lèi)不少，按使用的電解質(zhì)不同分類(lèi)，主要有磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）、固體氧氣物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。
PAFC型燃料電池
磷酸燃料電池（PAFC）電解質(zhì)采用磷酸H3PO4。磷酸化學(xué)穩(wěn)定性好且容易得到，利用磷酸的燃料電池工作溫度適中（200℃左右），容易實(shí)現(xiàn)大型化應(yīng)用。
磷酸燃料電池（PAFC）是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛和商業(yè)化程度最高的燃料電池。
MCFC型燃料電池
熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）的電解質(zhì)為碳酸鹽Li2CO3-K2CO3，以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑，負(fù)荷電流密度150mA/cm2，單個(gè)電池電壓達(dá)到0.75-0.85V。工作溫度高至650℃左右，不需要低溫電池必須的鉑系催化劑，而且對(duì)燃料的純度要求相對(duì)較低，可以在電池內(nèi)重整燃料。高工作溫度加速了化學(xué)反應(yīng)速度，減少了極化損失，效率提高到55-58%，高溫度的排放氣體可用來(lái)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)或與汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)，總效率更可達(dá)70%及更高。所以設(shè)備比PAFC型相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格也有優(yōu)勢(shì)。
MCFC型燃料電池的商業(yè)化比PAFC型晚近10年，要解決的關(guān)鍵是壽命問(wèn)題，即在高溫下液態(tài)電解質(zhì)的腐蝕與滲漏問(wèn)題。
SOFC型燃料電池
固體氧化物燃料電池（SOFC）使用高溫下成為氧離子導(dǎo)體的陶瓷（氧化鋯系等）為電解質(zhì)，因此不會(huì)出現(xiàn)電解質(zhì)的蒸發(fā)和析出，也沒(méi)有電解液引起的材料腐蝕和電極析出等問(wèn)題。工作溫度900-1000℃，具有效率高（50-65%）、出力密度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于替代大型火電。缺點(diǎn)是必須有能適應(yīng)高溫的材料和較高的制造技術(shù)。
PEMFC型燃料電池
質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）也稱(chēng)為固體聚合物（有機(jī)膜）電解質(zhì)燃料電池，相對(duì)于其它幾種燃料電池發(fā)展較遲。工作溫度50-100℃，啟動(dòng)快，固體有機(jī)膜的電解質(zhì)不怕震動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用效率可達(dá)80%以上，具有高比能量和比功率及低溫快速啟動(dòng)等特點(diǎn)。
2.3 燃料電池技術(shù)的發(fā)展概況
1839年英國(guó)的W.Grove在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證了燃料電池的工作原理。但直到1939年蘇格蘭的F.T.Bacon才第一次用KOH水溶液制造出了燃料電池，工作溫度100℃，電池電壓0.89V，電流密度13mA/cm2。以后美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）購(gòu)買(mǎi)Bacon的專(zhuān)利，率先開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)，并于1984年成立國(guó)際燃料電池公司（IFC）。
燃料電池技術(shù)最初的應(yīng)用開(kāi)始于本世紀(jì)60年代的航天技術(shù)上。采用堿性電池AFC，但由于其應(yīng)用條件較苛刻，必須使用純氫和純氧且微量的CO2即令電解質(zhì)變質(zhì)，隨后開(kāi)發(fā)了磷酸型燃料電池PAFC。PAFC是目前技術(shù)最成熟商業(yè)化應(yīng)用最廣泛的燃料電池，價(jià)格已降低至1500美圓/kW，美日歐等國(guó)投入運(yùn)行的PAFC型電站已超過(guò)百座，最大容量者為東京電力公司的五井電廠（11MW）。
PAFC的缺點(diǎn)是它需要貴重金屬鉑做催化劑，還需要外部的燃料處理器來(lái)重整燃料以提高含氫量，降低了電池的效率并增加了費(fèi)用和占地。因此，七十年代末開(kāi)始開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為第二代燃料電池的熔融碳酸鹽電池（MCFC）。MCFC工作于高溫600-700℃下，燃料的重整在內(nèi)部進(jìn)行從而提高了效率降低了成本，可用于大規(guī)模發(fā)電。目前有2MW級(jí)驗(yàn)證電站于1996年開(kāi)始在
美國(guó)Santa Clara運(yùn)行，其建設(shè)周期僅2月，占地400m2，距廠房9米處噪音低于60分貝，發(fā)電效率53.7%，燃料使用天然氣和液化氣，單位造價(jià)1700美圓/kW。
固體電解質(zhì)型燃料電池SOFC被列為第三代燃料電池。具有高效率壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，目前正進(jìn)行kW級(jí)的試驗(yàn)工作。
質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是近幾年研究最廣泛、技術(shù)發(fā)展最為迅速的燃料電池。由于電解質(zhì)采用高分子膜，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、啟動(dòng)快、常溫工作的優(yōu)勢(shì)，最適宜為汽車(chē)等交通工具提供無(wú)污染的動(dòng)力。加拿大Ballard公司在1994年研制出可載75人的PEMFC型電動(dòng)客車(chē)，連續(xù)行駛里程超過(guò)400公里。
目前，世界上幾乎所有的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都在投巨資研究開(kāi)發(fā)燃料電池發(fā)電技術(shù)。美國(guó)政府及眾多企業(yè)每年投資達(dá)數(shù)億美圓，以UTC及其派生出的IFC技術(shù)最為先進(jìn)，IFC和日本東芝公司于1990年成立的ONSI公司生產(chǎn)的PC-25型設(shè)備應(yīng)用最廣，產(chǎn)品遍布美日歐。日本的富士電機(jī)、東芝公司、三菱電機(jī)等公司在政府支持下，自六十年代開(kāi)始，繼美國(guó)之后大力研發(fā)燃料電池技術(shù)，運(yùn)行中的電站僅PAFC型即超過(guò)100座，裝機(jī)30MW以上。歐洲各國(guó)，加拿大，韓國(guó)等國(guó)家由政府和企業(yè)界合作，也在燃料電池研究與應(yīng)用上取得諸多進(jìn)展。
我國(guó)在60年代就開(kāi)始了多種燃料電池的實(shí)驗(yàn)室研究，70年代曾投入大量人力物力研究燃料電池用于空間技術(shù)，此后研究工作有很長(zhǎng)時(shí)期的停頓。最近幾年，科學(xué)界和企業(yè)界的一些有識(shí)之士開(kāi)始重新將目光投向燃料電池技術(shù)，尤其在PEMFC技術(shù)方面已取得了較大的進(jìn)展。但由于剛剛起步，國(guó)家和企業(yè)投入資金極為有限（僅為千萬(wàn)元人民幣級(jí)），且研究力量分散各處，難以取得突破性進(jìn)展，尤其是難以將取得的成果進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)。
2.4 燃料電池發(fā)電方式與火力發(fā)電方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
燃料電池發(fā)電的高效率、無(wú)污染、低噪音性能符合未來(lái)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，其簡(jiǎn)單的運(yùn)行方式和優(yōu)越的運(yùn)行穩(wěn)定性是火力發(fā)電難以比擬的，多種燃料種類(lèi)和方便來(lái)源使燃料電池不存在應(yīng)用上的障礙。
燃料電池是分散電源，可以直接建在終端用戶(hù)。沒(méi)有龐大的輸配電網(wǎng)絡(luò)，不存在網(wǎng)絡(luò)故障引起的供電中斷，供電可靠性大大提高了。燃料電池故障只影響局部用戶(hù)，沒(méi)有現(xiàn)代電力系統(tǒng)大面積停電的危險(xiǎn)。
從目前看，國(guó)外已運(yùn)行的燃料電池電站的價(jià)格大約為1500美圓/kW，考慮燃料電池的環(huán)保效益，已具備與火電競(jìng)爭(zhēng)的資格。燃料電池建設(shè)周期短，占地極小，就近負(fù)荷安裝，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)，節(jié)約了輸配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用并減少線(xiàn)損。而在傳統(tǒng)火力發(fā)電時(shí)，由于電站基本上都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，往往需要投入相當(dāng)于發(fā)電設(shè)備造價(jià)1-2倍的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用來(lái)配套。網(wǎng)絡(luò)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行更是時(shí)刻困擾大電網(wǎng)的問(wèn)題之一。
3、從國(guó)家安全及戰(zhàn)略高度出發(fā)認(rèn)識(shí)發(fā)展我國(guó)燃料電池發(fā)電技術(shù)的重大意義
3.1 臺(tái)灣問(wèn)題給我國(guó)電網(wǎng)安全運(yùn)行提出新的挑戰(zhàn)
自李登輝提出"兩國(guó)論"以來(lái)，兩岸關(guān)系驟然緊張。李登輝提出"兩國(guó)論"是對(duì)大陸反應(yīng)的一種試探，其目的是為臺(tái)灣走向獨(dú)立制造輿論。從李登輝上臺(tái)以來(lái)的種種表現(xiàn)看，其否定一個(gè)中國(guó)的原則蓄謀已久，其最終目標(biāo)是分裂祖國(guó)實(shí)現(xiàn)臺(tái)灣獨(dú)立。這種局面的出現(xiàn)毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)導(dǎo)致海峽兩岸發(fā)生一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，而這一戰(zhàn)爭(zhēng)將引發(fā)更大范圍的戰(zhàn)爭(zhēng)。也就是說(shuō)，由于美國(guó)長(zhǎng)期介入臺(tái)灣問(wèn)題，和臺(tái)灣有著廣泛而密切的聯(lián)系，并且美國(guó)明確表示反對(duì)中國(guó)政府用武力解決臺(tái)灣問(wèn)題。所以一旦兩岸發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，可以肯定美國(guó)將站在李登輝一邊，陳兵海峽直接和中國(guó)政府進(jìn)行軍事對(duì)抗。最近，競(jìng)選美國(guó)下屆總統(tǒng)的小喬治.布什就聲稱(chēng)將用武力保護(hù)臺(tái)灣的安全。在此情況下，我國(guó)不僅僅是面對(duì)臺(tái)灣李登輝的軍隊(duì)，更大程度上是面對(duì)美國(guó)的強(qiáng)權(quán)勢(shì)力，美國(guó)在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的石墨炸彈完全可能會(huì)投向中國(guó)大陸的電力系統(tǒng)。由于大陸電網(wǎng)覆蓋區(qū)域廣、人口多，戰(zhàn)爭(zhēng)破壞造成的大停電所帶來(lái)的災(zāi)難性后果將更為嚴(yán)重，對(duì)此我們必須有高度清醒的認(rèn)識(shí)，萬(wàn)萬(wàn)不可掉以輕心。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的電力工業(yè)，如何保證電能的連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定供應(yīng)？如何避免電網(wǎng)崩潰所帶來(lái)的災(zāi)難性后果？已現(xiàn)實(shí)地?cái)[在我們國(guó)家面前。我們必須制定相應(yīng)的措施，未雨綢繆，防患于未然。很明顯，燃料電池作為分散電源供電系統(tǒng)，在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下的可靠性是任何其他系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。因此加快發(fā)展我國(guó)的燃料電池發(fā)電技術(shù)，對(duì)保障國(guó)家安全，抵御外敵入侵，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展將起到不可估量的作用。
3.2 加快發(fā)展我國(guó)的燃料電池發(fā)電技術(shù)，占領(lǐng)21世紀(jì)電力工業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要
由于燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高，污染極小，用水少、占地小等突出優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到政府和企業(yè)的高度重視，并成為十分活躍的重要研究領(lǐng)域。美國(guó)政府1995年就把燃料電池列為影響美國(guó)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)繁榮的27個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一，美國(guó)時(shí)代周刊1995年將燃料電池電動(dòng)車(chē)列為21世紀(jì)十大高新技術(shù)之首。美、加、日、歐都在投入巨資開(kāi)發(fā)燃料電池，已在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)等方面取得較大進(jìn)展。美、加、歐已將燃料電池應(yīng)用于第三代潛艇，美國(guó)有數(shù)萬(wàn)臺(tái)燃料電池發(fā)電站應(yīng)用于賓館、醫(yī)院及居民小區(qū)，日本已建成11MW燃料電池發(fā)電廠。
21世紀(jì)將是氫能的世紀(jì)，燃料電池作為把氫能
直接轉(zhuǎn)化為電能的潔凈發(fā)電裝置即將大規(guī)模全面進(jìn)入社會(huì)，從軍用到民用，從潛艇汽車(chē)動(dòng)力、衛(wèi)星飛船電源到城市區(qū)域供電，其開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景十分廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。美國(guó)預(yù)計(jì)：到2017年30%的電能將由燃料電池提供。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，能源作為基礎(chǔ)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位十分重要，加強(qiáng)燃料電池的研究開(kāi)發(fā)并形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，意義重大，尤其是關(guān)系到我國(guó)加入WTO后未來(lái)整個(gè)能源行業(yè)的發(fā)展。
我國(guó)政府已認(rèn)識(shí)到燃料電池的重要性，但是，組織開(kāi)發(fā)的力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。與國(guó)外相比，我國(guó)的燃料電池研究水平還較低，總的來(lái)說(shuō)仍處于科研階段，離實(shí)用化商業(yè)化應(yīng)用還有較大距離。迄今為止，還沒(méi)有燃料電池發(fā)電站的應(yīng)用實(shí)例，這和我國(guó)這樣一個(gè)大國(guó)的地位很不相稱(chēng)。其主要原因在于：研究力量分散，經(jīng)費(fèi)投入少，沒(méi)有產(chǎn)業(yè)界的參與。盡管?chē)?guó)家科技部也將燃料電池技術(shù)列為"九五"攻關(guān)項(xiàng)目，但經(jīng)費(fèi)較少，年度經(jīng)費(fèi)僅為百萬(wàn)元級(jí)，與發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)億美元的投入相比微不足道。承擔(dān)研究任務(wù)的也只是中科院等少數(shù)科研院所，沒(méi)有企業(yè)的介入，很難形成產(chǎn)業(yè)化的趨勢(shì)。而美、加、歐、日則有數(shù)十家專(zhuān)門(mén)研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造燃料電池的公司，如加拿大的Ballard公司，其資產(chǎn)已達(dá)10億美元。
從國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要出發(fā)，我國(guó)必須大力發(fā)展軍民兩用燃料電池發(fā)電技術(shù)。為了促進(jìn)燃料電池發(fā)電技術(shù)的實(shí)用化商業(yè)化研究開(kāi)發(fā)，建議由國(guó)家科技部、國(guó)家發(fā)展委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委牽頭，根據(jù)國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要出發(fā)，制訂規(guī)劃，組織有關(guān)高等院校、科研院所和國(guó)家電力公司、石油集團(tuán)、石化集團(tuán)及機(jī)械制造等工業(yè)部門(mén)參與研究開(kāi)發(fā)。集中研究力量，加大經(jīng)費(fèi)投入。除國(guó)家加大研究經(jīng)費(fèi)投入力度外，各大電力、電氣、汽車(chē)、石油、石化等企業(yè)也應(yīng)投入大量人力、物力、財(cái)力從事燃料電池發(fā)電技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作。比如國(guó)家電力公司系統(tǒng)，1998-2000年城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造總費(fèi)用達(dá)3000億元，可否從中拿出10億元用于燃料電池發(fā)電技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作？
下世紀(jì)頭十年，將是燃料電池發(fā)電技術(shù)商品化、產(chǎn)業(yè)化的重要階段，其技術(shù)實(shí)用性、生產(chǎn)成本都將取得重大突破。分散電源供電系統(tǒng)-燃料電池發(fā)電廠必將在21世紀(jì)內(nèi)取代以"大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓"為主要特征的現(xiàn)代電力系統(tǒng)，成為電力行業(yè)的主力軍。而燃料電池的普遍推廣應(yīng)用，必將在能源及相關(guān)領(lǐng)域引發(fā)一場(chǎng)深刻的革命，促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)的形成，帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。對(duì)能源領(lǐng)域的這場(chǎng)革命，政府、企業(yè)、科研院所、高等院校都必須給予足夠的認(rèn)識(shí)和重視，準(zhǔn)確把握它所帶給我們的機(jī)遇和未來(lái)。針對(duì)電力工業(yè)，我們不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)發(fā)展更高的電壓等級(jí)、更大的單機(jī)容量以及大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)等。適當(dāng)控制單機(jī)容量、電壓等級(jí)、電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，而應(yīng)將有限的人力、物力、財(cái)力投入到燃料電池發(fā)電技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上來(lái)，使之早日實(shí)用化產(chǎn)業(yè)化，為國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
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