燃料电池测试技术
由于燃料电池还处于开发阶段，汽车工业还没有制定燃料电池的标准测试仪器，更谈不上同意规范的测试仪器供应商。许多公司开始走近这项挑战，研究准确检测和监视燃料电池的解决方案。这些公司中最引人注目的是美国Hydrogenics和国家仪器公司，它们推出了一些软硬件测试产品，能够兼容多种燃料电池，测得几乎所有设计指标。
虽然研究、开发、制造和应用部门的总目标各有不同，它们对于燃料电池的检测和监视项目要求却是相似的。对于研发部门，测试要求是确定输出能量、使用寿命和电池组的耐用性。对于产业化研究，主要任务是确定大量燃料电池产品的制备方法和降低燃料电池堆的成本。对于生产应用，要求燃料电池符合汽车设计的要求。而在实际使用中，监测电池的寿命和工作状态是非常重要的。好在，这些不同的任务对电池测试系统的要求都差不多。
显然，只简单地测试燃料电池的电压是不够的。输出电流也是一项需要测试的重要项目。
由于输出电流有时候非常高，因此通常利用高斯效应来测。这种方法可以不直接使用导线来测试电流，而通过检测信号并按比例转换成电流读数。温度用来检查输出功率的变化。热电偶和热敏电阻器是测试燃料电池和反应气体温度的良好感应器。
如何测量和控制气流的湿度也是一项难度较大的工作。电池单元的每一个膜片必须保持一定的湿度，太干或太湿都会影响燃料电池的工作效率。因此测定和控制质子交换膜燃料电池的湿度非常重要。一种测试湿度的方法是通过一个电子湿度感应器，根据湿度的大小成比例地输出4-20毫安的电流，测试仪器的输入通道可以读入这个电流信号。
燃料电池种类与应用
目前燃料电池依其电解质的种类，可以区分为碱液型(AFC, Alkaline Fuel Cell)、磷酸型(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)、溶解碳酸盐型(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)、固体氧化物型(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)、质子交换膜型，其中碱液型燃料电池以碱性溶液做为电解质，只能应用于纯氢与纯氧的操作条件，早年应用在航天设备电力系统，磷酸型燃料电池以浓磷酸溶液为电解质，其运转温度约200℃，溶解碳酸盐型燃料电池作动温度达650℃，固体氧化物型燃料电池运转温度为1,000℃，热冲击(Thermal shock)大。
质子交换膜型燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell , PEMFC)属于二次电池，是一种电化学装置，以氢气与氧气反应的化学作用直接产生电力，不似内燃引擎的实际燃烧动作及产生废气排放。典型的燃料电池系统系藉由氢气燃料与氧气（来自空气）在电池内产生的电化学反应，除提供电力外，其副产物是废热（电化学放热反应及水排放），燃料电池不同于一般的二次电池，无需充电，只要能适度提供燃料(如氢气或甲醇重组等)及空气，即可持续产生电力。质子交换膜型燃料电池的电流密度可达数mA~A/cm2，质子交换膜型燃料电池因具极低污染、高效率、常温作动(80℃以下)、快速激活优点，适合车辆动力需求，近年来逐渐朝可携带式(Portable)或静置型(Stationary)电力，未来极可能是低污染交通载具（巴士、汽车、机车或小型电动车辆）动力的主流。 质子交换膜型燃料电池关键零组件技术研发与课题
1)提升燃料电堆性能
提升燃料电堆(Fuel Cell Stack)功率输出密度，延长耐久性(汽车需能耐久5,000小时以上、且激活?停止次数3~6万次/10年，质子交换膜的耐高温性?低加湿化(Humidification)?
无加湿化?减少白金被覆量(Coating load)?开发白金替代触媒?分隔板(Separator)轻量化?薄型化设计等。
2)燃料供应重组器
提升耐久性、延长循环寿命、提升激活性能与反应性、小型化/轻量化、汽车用汽油重组器开发。
3)燃料供应储氢技术
以车辆可以行驶500km续航距离为例，研发可以储存5kg氢气的储存技术，有以下实施方法:
高压储氢:~70Mpa(10,000psig)高压储氢筒(目前使用方式，储氢筒强度问题)
液态氢气:蒸发氢气防漏失(Boil-off gas)对策
储氢材料: 储氢合金(Metal hydride)、化学储氢材料、奈米碳管(Carbon Nano Tube , CNT)或碳储氢材料.
4)燃料电池系统
燃料电池系统构造最佳化设计，耐久性，低温对策，激活性，运转负荷反应性，提升废热回收效率，提升副机效率等。
5)氢气燃料安全、氢气供应体系(Infrastructure)周边技术
氢气压缩机、电磁阀、高压储氢器与氢气供应体系仍然不足，氢气安全法规订定、氢气供应体系周边技术待建立。
燃料电池的发展
摘要：主要介绍了燃料电池的基本工作原理和分类，氢气的生成，以及它的发展前景。
关键词：燃料电池；氢的生成；集中供电系统的改革
1 概述
随着电子产品小型化的进展，当前锂离子电池的能量密度，已经不能满足便携式笔记本
电脑、移动电话、PDA等电子设备的要求了。例如：一台新型的P4笔记本电脑平均功耗在100W左右，若工作10h则需1kW·h，用7.4W·h的锂离子聚合物电池供电需140块，重量可达5～6kg；高性能的CPU要求400A/μs的转换速率和100A以上的峰值电流，到2005年，此值将分别达到1000A/μs和150A；当移动电话增加接收地面数字电视功能，采用大型真彩显示屏时，其供电量可增加到现在的（通常为700mA·h）3～4倍，达2A·h以上。这一切都对微电子产品的供电系统提出了新的挑战。正当汽车用的大功率清洁燃料电池开发遇到成本高，难度大而进展缓慢时，却引发了人们开发研制灵巧的燃料电池（SmartFuelCell）的尝试，由于大胆地采用了新材料，新工艺，研究工作取得了突破性的进展，并获得了试制品的成功，一种基于氢气的燃料电池脱颖而出。
现在它已从早期的能量密度50～80W·h/kg提高到1000W·h/kg，比当前流行的锂离子电池能量密度150～300W·h/kg高出了许多。1OZ（盎司，=28.35g）燃料电池所释放出的能量是900mA·h的锂离子电池的2倍以上。理论计算表明，燃料电池所能提供的能量是同样重量锂离子电池所能提供能量的3倍，最大极限值是30倍。因此，激发了开发商加快开发和研究燃料电池的步伐。虽然目前还存在燃料电池的成本、体积、标准化和安全认证等问
题，但开发商们普遍认为在未来的3～5年，这些问题完全可以得到解决，并批量投入生产。现在市场上已经出现了一种腰包式燃料电池为手机中的锂离子电池进行实时充电，这种微型燃料电池的添加盒售价只有1美元左右，可支持20h的通话时间，燃料电池的OEM充电器大约在15美元左右，这种灵巧的燃料电池开发成功，反过来又促进汽车动力系统用的燃料电池和住宅分散供电系统的发展，总之燃料电池正处在蓬勃发展之中，值得关注。
2 燃料电池的工作原理
燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CLCatalystLayer）而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料（例如氢气或甲醇），就可以提供持续电能。它的工作原理，是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。
在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，其化学过程为：
在阴极质子与氧和电子相结合产生水：
也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应，生成水的过程，同时产生了电流，也可以理解为是电解水的逆反应。
燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子（H＋），释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H＋通过，并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下，以水蒸气的形式散发在空气中（对汽车用的大功率燃料电池就要设置水的回收装置）。注意，用氢作燃料电池所生成的是纯净水可以饮用，而用甲醇作燃料生成的水溶液中可能产生甲醛之类有毒物质不能饮用。图1为燃料电池工作原理的示意图。
根据上述燃料电池的工作原理，只要不断地补充燃料，燃料电池就能不间断地运行，提供电能。目前已有公司开发出笔杆形的小管装载燃料的燃料电池（类似于打火机形式），
不过装载燃料的小管须经常更换，就容易使电极中的催化剂铂（PtPLatinum）和钌（RuRuthenium）的粒子凝聚，性能发生老化，以致减少燃料电池的寿命，目前正在改进中。
3 燃料电池的分类
由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的，所以其种类也繁多，但目前主要有3种。
3.1 质子交换膜技术
质子交换膜技术（或者称聚合物电解液膜技术）——简称PEMFC （ProtonExchangeMembreneFuelCell）。由于它能提供比传统锂离子电池大约高出5～10倍的能量密度，比甲醇燃料电池也有更高的能量密度，所以，人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池，虽然它还存在着储存及安全等问题，但人们正在克服它，最终有望在3～5
年实现可存储在像打火机大小的容器中，充一次氢气发电可供手机使用几天，它将是未来便携式电子产品供电系统的首选。
3.2 直接甲醇燃料电池
直接甲醇燃料电池——简称DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低，目前正在解决渗漏问题。
3.3 直接乙醇燃料电池
直接乙醇燃料电池——简称DEFC（DirectEthanolFuelCell）。为避免甲醇的渗漏问题，而采用乙醇，它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。
总之，3种燃料电池技术各有千秋，都在为第三代（3G）移动电话的电源供电系统而努力工作着。
4 燃料氢的来源
我国有六七千条江河，虽然这种天然的流水不太深，流量不太大，但它们都能驱动发电机工作，只要设计一种水力直流发电机，把它放入流动的河流中，在水力的驱动下发电，利用这种直流电通过电解设备去电解水，就可以得到氢和氧，然后经过氢的检测、提纯、压缩、存储等技术处理，就可获得99.999％的纯净氢。整个过程是一种持久的绿新能源
系统工程，生产的全过程中只须开发一种低压大电流水力发电机组，而高效电解水设备，氢气的回收检测，提纯装置，压缩存储设备等，在市场上均有成品出售。
电解水产生氢的设备一般在200L/kW·h，如果是一台50kW的水力直流发电机，一天24h可产生氢240kL，所以水是未来的燃料，未来的能源。图2为燃料电池用的氢的提取与存储的方框图。
5 结语
燃料电池的出现与发展，将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命，并且还会波及到汽车业，住宅，以及社会各方面的集中供电系统。在21世纪中它将会把人类由集中供电带进一种分散供电的新时代。因为太阳能供电虽然能替代部分能源，但它与天气有关，受气候的制约；核能利用又存在安全问题；唯有燃料电池供电，它没有二氧化碳的排放，可减轻温室效应使全球气候变暖问题，它解决了火力发电使全球环境污染的问题，它是一个纯正的绿清洁能源。所以，我们要加速实现燃料电池的商品化进程，中国人应该在这场能源革命中有所作为，跟上全球技术发展的步伐。
全球电动车用燃料电池技术开发动向
一、 前言
基于全球环保及节能的诉求，美、日、欧等工业先进国家百余年来即深深投入电动车及其电池的研究开发，其开发作为电动车用的电池种类很多，主要计有(1)二次电池，包括铅酸电池(Lead-Acid Battery；简称Lead-Acid)、镍镉电池(Nickel Cadmium Battery；简称Ni-Cd)、镍氢电池(Nickel Metal Hydride Battery；简称Ni-MH)与锂电池(Lithium Battery；简称)；和(2)燃料电池(Fuel Cell；简称FC)等，以下兹就燃料电池技术开发动向分析。
二、 目前主要产品技术课题与未来研究开发方向
除了电动车用二次电池以外，在电动汽车用燃料电池方面，历年来全球工业先进国家均投入巨额研发费用，并以国家型计画推动，由于目前各种燃料电池除了制造成本高(例如以50KW的燃料电池系统而言，白金触媒成本约为20g/KW，若就目前白金市价而言，约为USD800/ KW)以外，尚有产品技术成熟度均不高(例如激活及加速时，氢氧结合产生的电
能并不能达到车辆行驶的要求)，及氢燃料反应所产生的水会降低燃料电池的效率，处于低温环境时，水甚至会结冰，而让燃料电池无法工作，但燃料电池湿度不足时亦会使电池效率降低，故有水处理的问题等技术课题存在，再加上如何解决低温下激活、高温行驶时等的课题，均是汽车用燃料电池今后主要的研究开发方向。
据调查，目前全球各国所开发的燃料电池电动汽车，都是采用相对于其它种类燃料电池而言，至现阶段为止是产品技术开发进展最快、技术成熟最高的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；简称PEMFC)，此种燃料电池的操作温度为80~100℃，故激活时须先将温度提高到80℃，目前此种燃料电池的技术水准为当外部环境温度为20℃时，电动汽车激活约需20~30秒，当外部环境温度为-20℃时，电动汽车激活约需40~60秒；电动汽车用质子交换膜燃料电池未来的产品技术发展目标，为在10~15秒内能将温度提高到80℃以便激活电动汽车(并维持在80℃使电动汽车行驶)，而湿度则维持在接近100%，但勿超过100%，以便达到最高的电池效率。
三、 结论
由于目前燃料电池除了有制造成本高的课题外，尚有水处理及氢氧结合生成的电能尚无法达到车辆行驶的要求，而制动时，反应生成的电能又不能立刻中止，应如何回收此时的电能等的技术课题存在，故目前燃料电池电动汽车的产品技术发展，多仅处于实验的概念车种阶段而已，预计长期(10~15年)内才有可能有小批量量产的混合动力车种商业化产品上市。
新闻来源《电子产品
氢燃料电池
汽车是人们生活中的重要交通工具，而汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要原因，为此，人们急需寻一种代用燃料。科学家经过几十年的精心研究发现，用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。因此，使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的“绿燃料”汽车。据报道，在冰岛政府的支持下，戴姆勒—克莱斯勒公司和壳牌公司1999年初公布了把这个岛国变为世界上第一个“氢经济”的国家计划——最终用无污染的氢能源取代所有小轿车、公共汽车上使用的柴油和汽油。目前，德国已经陆续推出了各种燃氢汽车。
过去，人们总以为氢气是一种化学元素，很少把它作为能源来看待。自从出现了火箭和之后，氢气又变成了航天和核武器的重要材料，现在又将其制成氢燃料电池，为人们提供电能。那么，氢气是怎样发电的呢?
氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。
氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。
20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。
大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但由于各用电户的负荷不同，电网有时呈现为高峰，有时则呈现为低峰，这就会导致停电或电压不稳。另外，传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。而使用氢燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达60%～80%，而且污染少、噪音小，装置可大可小，非常灵活。
氢的化学特性活跃，它可同许多金属或合金化合。某些金属或合金吸收氢之后，形成一种金属氢化物，其中有些金属氢化物的氢含量很高，甚至高于液氢的密度，而且该金属氢化物在一定温度条件下会分解，并把所吸收的氢释放出来，这就构成了一种良好的贮氢材料。
随着制氢技术的发展，氢燃料电池离我们的生活越来越近。到那时，氢气将像煤气一样通过管道被送入千家万户，每个用户则采用金属氢化物的贮罐将氢气贮存起来，然后连接氢燃料电池，再接通各种用电设备。它将为人们创造舒适的生活环境，减轻繁重的生活事务。但愿这种清洁方便的新型能源——氢燃料电池早日在人们日常生活中 |
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氢燃料电池车
