浅谈先进储能技术及其发展前景
电化学储能技术的发展与应用前景

电化学储能技术的发展与应用前景近年来,随着可再生能源的快速发展和电动化趋势的兴起,电化学储能技术逐渐成为了能源存储领域的热点。
作为一种将电能转化为化学能并能够反向转化的技术,电化学储能技术不仅能够缓解电网负荷、平衡供需关系,还能提高可再生能源的可持续利用率。
本文将从技术研究进展、应用领域和发展前景三个方面来探讨电化学储能技术的发展与应用前景。
首先,电化学储能技术在技术研究方面取得了显著进展。
其中,最具代表性的技术就是锂离子电池和钠离子电池。
锂离子电池是目前应用最广泛的电化学储能技术之一,其能量密度高、充放电效率高、循环寿命长等优势使其成为移动电源和大容量储能设备的首选。
不仅如此,锂离子电池的研究也在不断突破,如采用新型电极材料、液体电解质改性以及电池智能化控制等方面取得了令人瞩目的成果,为电池性能的提升和应用场景的拓宽提供了坚实的技术基础。
钠离子电池作为一种有望取代锂离子电池的技术,在能量密度、成本和资源可获取性等方面具有优势,正在受到广泛关注与研究。
此外,超级电容器、燃料电池、流电池等电化学储能技术也取得了长足的发展,为电能储存提供了更多选择和可能性。
其次,电化学储能技术广泛应用于能源存储和电动化领域。
在能源存储方面,电化学储能技术可以平衡机电供需关系,提高电网的可靠性和稳定性。
通过储能技术的运用,可以将电能储存起来,在需求高峰时释放出来,以平衡负荷和供需之间的关系,从而减轻电网的压力。
特别是对于可再生能源的应用,如风能和太阳能等,由于其间断性和不稳定性,电化学储能技术可以帮助平滑输出功率,提高其可持续利用率。
在电动化领域,电化学储能技术是推动电动汽车和混合动力车发展的核心技术之一。
通过电池的运用,电动汽车实现了无污染、高效率的能源转化,大大减少了传统燃油汽车对环境的污染,并为未来的可持续交通提供了重要支持。
最后,展望未来,电化学储能技术具有广阔的发展前景。
首先,技术研究方面,随着材料科学和化学工程的不断进步,新材料的开发和改性将进一步提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
新型电力系统中构网型储能技术的发展趋势与前景分析

新型电力系统中构网型储能技术的发展趋势
与前景分析
随着电力系统的快速发展和电力需求的增长,构网型储能技术在新型电力系统中扮演着越来越重要的角色。
本文将对构网型储能技术的发展趋势进行分析,并展望其在未来的前景。
一、构网型储能技术的发展现状
目前,构网型储能技术已经在电力系统中得到广泛应用。
通过利用电池、超级电容、压缩空气等储能设备,可以实现电力系统的能量调峰、储能平稳输出等功能。
此外,构网型储能技术还能提高电力系统的供电可靠性和灵活性,提升系统的运行效率和经济性。
二、构网型储能技术的发展趋势
随着我国能源结构的调整和清洁能源的推广,构网型储能技术将迎来更加广阔的发展空间。
未来,构网型储能技术将逐步实现大规模应用,不断提升储能设备的性能和效率。
同时,结合人工智能、大数据等新技术,构网型储能技术将更好地满足电力系统的需求,实现智能化运行和管理。
三、构网型储能技术的前景分析
未来,构网型储能技术将在智能电网建设和新能源开发中扮演重要角色。
通过构建多元化的储能体系,可以更好地实现电力系统的能源调度和管理。
同时,构网型储能技术的应用还将促进电力系统的可持续发展,提升电力系统的安全性和稳定性。
综上所述,构网型储能技术在新型电力系统中具有重要意义,其发展趋势明显向着智能化、高效化、可持续化发展的方向前行。
我们有理由相信,在不久的将来,构网型储能技术将成为电力系统中不可或缺的重要组成部分,为我们的生活和生产带来更多便利和效益。
期待未来,构网型储能技术必将展现出更加光明的发展前景。
电力储能发展现状及前景分析

电力储能发展现状及前景分析随着可再生能源的快速发展和智能化电网的建设,电力储能作为其中关键的一环,正逐渐成为能源领域的热门话题。
本文将就电力储能的发展现状及前景进行分析。
首先,我们来看电力储能的发展现状。
目前,电力储能技术主要有四种类型,分别是电池储能技术、超级电容储能技术、储水式储能技术和热储能技术。
其中,电池储能技术是目前应用最为广泛的一种。
电动汽车的普及和可再生能源的快速发展,推动了电池技术的突破。
锂离子电池、钠离子电池以及氢化物储氢材料等新型电池技术取得了重大突破,并逐渐应用于电力储能领域。
同时,超级电容储能技术的快速发展,使得其在短时间内高能量放出的能力大幅提升,为电力储能领域带来了更多可能。
储水式储能技术通过将水从高处储存,再通过引水发电的方式释放能量。
该技术利用了水能迅速释放的特点,具有储能效率高、环保可持续等优势。
热储能技术则是通过将电能转化为热能进行储存,并在需要能量时再将热能转化为电能。
这种技术克服了传统电池储能技术能量损耗大的问题,具有较高的能量转化效率。
电力储能在电能质量稳定、调频、峰谷电价利用等方面都具有重要意义。
在电能质量稳定方面,电力储能可以平衡电网负载和需求之间的差异,减少供电不稳定的情况。
在调频方面,电力储能可以提供快速的调节能力,以应对电网负荷突变的情况。
在峰谷电价利用方面,电力储能可以在电价较低的谷时段进行充电,而在电价较高的峰时段进行放电,从而实现经济效益的最大化。
电力储能的前景十分广阔。
随着可再生能源的不断发展和普及,电力储能将成为实现可再生能源大规模应用的关键技术。
同时,随着电动汽车的普及,电池技术将得到更多的投入和研发,进一步推动电力储能技术的发展。
此外,随着智能电网的逐渐建设,对于电力储能的需求也将逐渐增加。
智能电网通过智能化管理和控制技术,能够实现对电力储能的高效利用和调度,进一步推动电力储能技术的发展。
总的来说,电力储能作为解决可再生能源发电波动性、提高电能利用率以及实现电能质量稳定的关键技术,具有广阔的发展前景。
电化学储能技术的发展现状及未来展望

电化学储能技术的发展现状及未来展望作为一种新兴的储能技术,电化学储能技术在近几年得到了广泛的关注和应用。
电化学储能技术可以通过将电能转化为化学能进行能量的储存,而且可以高效地将能量储存在电池中,实现长时间的储存和供应。
本文将从电化学储能技术的发展现状和未来展望两方面进行讨论。
一、电化学储能技术的发展现状电化学储能技术最主要的应用领域是电动汽车和储能电网。
这两个领域都是当前全球能源转型的重要组成部分。
在国际范围内,电化学储能技术的市场份额逐年增长,其中锂离子电池是目前市场上使用最为广泛的一种电化学储能技术。
随着技术的不断发展,电化学储能技术在以下方面得到了进一步的提升:1. 寿命方面寿命一直是电化学储能技术发展的关键之一。
过去的电池寿命通常只有数千到一万次的充放电循环,这意味着电池需要经常更换。
而现在的电池寿命已经提高到了几万到十几万次,甚至有的电池已经可以达到数十万次的循环寿命。
这种长寿命的电池可以让用户在使用过程中节省更多的维护成本和时间,也能够更好地满足人们对于电池寿命的需求。
2. 安全方面电池的安全一直是扼制电化学储能技术发展的一个重要因素。
过去,电池在极端情况下容易出现短路、爆炸、起火等严重问题,这样的安全隐患一直困扰着电池的应用。
如今,随着技术的进步,电池的安全问题得到了显著改善。
现在的电池在内部结构设计、材料选择、生产工艺和安全监测等方面均得到了很大的优化。
例如,现在的锂离子电池在安全方面已经得到了极大的提升,可以满足日常使用时的各种需求。
3. 性能方面除了寿命和安全方面的改善以外,电化学储能技术的性能也在不断地升级。
例如,新一代的电池材料可以在相同的体积和重量下储存更多的能量,能够提高电动汽车的续航里程和储能电网的储能密度。
另外,电池的充电速度也在不断地提高,这意味着更短的充电时间和更高的使用效率。
二、电化学储能技术的未来展望电化学储能技术发展前景广阔,未来有望在以下方面实现更多的进步:1. 更高的能量密度当前的电化学储能技术的能量密度已经得到很大的提升,但是还有很大的进步空间。
新型储能技术的研究和发展

新型储能技术的研究和发展近年来,随着能源需求的增长和能源结构调整的推进,新型储能技术逐渐成为能源领域的研究热点。
新型储能技术的研究和发展对于实现能源的高效利用、平衡能源供需,构建清洁、低碳的能源体系具有重要意义。
本文将从新型储能技术的背景、研究方向和发展前景等方面进行探讨。
首先,新型储能技术的研究和发展背景。
随着全球经济的快速发展,能源需求量大幅增加,同时能源结构调整迫在眉睫。
传统的化石能源带来的环境污染和资源枯竭问题越来越严重,因此,迫切需要新能源和新型储能技术的发展与应用。
此外,新能源的发电能力不够稳定,波动性强,不易储存和调配,也严重制约了新能源的大规模利用。
因此,研究和发展新型储能技术是构建清洁、低碳、高效能源体系的必然选择。
其次,新型储能技术的研究方向。
电化学储能技术是目前研究最为广泛、应用最为成熟的新型储能技术之一、其中,锂离子电池、钠离子电池、钠硫电池等是近年来研究的热点。
电化学储能技术具有储能效率高、循环寿命长等优点,可以广泛应用于电动汽车、可再生能源储能等领域。
热储能技术是一种充分利用热能进行储能的技术。
目前,研究较多的热储能技术包括熔盐储能、相变储能和压缩空气储能等。
这些技术主要通过储存和释放热能来实现储能的目的,具有储能效率高、存储容量大等优点,可以用于平稳输出电能和冷热能储存。
机械储能技术是通过机械设备进行能量储存和释放的技术,目前研究的热点包括压力蓄能技术和飞轮储能技术等。
机械储能技术具有能量密度高、寿命长等优点,可以用于电力系统的瞬时能量补偿和频率调节。
此外,其他新型储能技术如超级电容器、超导储能等也在不断有突破性的进展。
最后,新型储能技术的发展前景。
新型储能技术的发展前景非常广阔。
一方面,新型储能技术可以提高能源利用的效率,降低能源消耗和排放,有助于推进能源转型和可持续发展。
另一方面,新型储能技术的发展还可以提高能源的可靠性和灵活性,促进能源市场的平衡和稳定。
此外,新型储能技术的广泛应用还有助于推动新兴产业的发展,促进经济增长和就业。
储能产业发展现状和趋势

储能产业发展现状和趋势储能产业发展现状和趋势一、引言储能技术是指将电能、化学能等转变为可使用的能量并储存起来,在需要时进行释放的技术。
近年来,由于全球能源需求不断增长和能源结构转型,储能技术成为解决能源供应不稳定的重要手段。
本文将分析储能产业发展的现状和趋势,并对未来的发展前景进行探讨。
二、储能产业发展现状1. 技术研发水平提升近年来,全球范围内的储能技术研发水平不断提升,新型储能技术不断涌现。
例如,锂离子电池、钠硫电池、氢能储氢等技术得到广泛应用。
同时,为了提高储能效率和延长储能时间,研究人员还在改进材料和设计,提高储能系统的性能。
2. 储能市场规模不断扩大随着新能源装机规模的不断增加,储能市场需求也不断扩大。
据国际清洁能源组织统计,2019年全球储能市场规模达到了206.6亿美元,同比增长了15%。
中国作为全球最大的新能源市场,其储能市场规模也在不断扩大。
3. 政策支持力度加大为了促进储能产业的发展,各国政府纷纷出台了一系列支持政策。
例如,美国政府通过税收减免、补贴等方式鼓励储能项目的建设;欧洲联盟也制定了储能发展规划以及相应的资金支持政策。
中国政府也加大了对储能领域的政策支持力度,通过补贴和土地政策等方式激励企业投资储能项目。
4. 储能与智能电网的融合储能技术可以有效解决智能电网中的电能平衡问题,提高电网安全性和稳定性。
因此,在智能电网的建设过程中,储能技术得到广泛应用。
例如,美国的能源互换计划(V2G)将电动汽车纳入储能系统的一部分,实现了能源的双向流动。
三、储能产业发展趋势1. 新材料的应用目前,锂离子电池在储能领域占据主导地位,但其成本高、安全性差等问题制约了其进一步发展。
因此,未来的储能技术可能会采用新型材料,如固态电池、钾离子电池等。
这些新材料具有更高的能量密度、更长的循环寿命和更好的安全性能,有助于提高储能系统的性能。
2. 能量互补和联网储能技术的应用领域越来越广泛,可以通过能量互补和联网的方式进行灵活调度。
储能技术发展现状及应用前景分析

储能技术发展现状及应用前景分析2.中能建建筑集团有限公司 230088摘要:储能作为能源领域的重要组成部分,在构建新型电力系统、支撑新能源大规模发展和推动“双碳”目标实现中发挥重要作用。
随着全球能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展,储能技术的应用越来越受到重视。
本文简述了储能技术在电力系统中发挥的作用,分析了储能技术的发展现状,并结合储能发展政策形势展望了储能技术的发展前景。
关键词:储能技术;电力系统;新能源引言能源系统的未来发展趋势是以新能源为主、多种能源并存。
以风能、光伏为代表的新能源生产应用具有间歇性和波动性,会造成电力供需失衡以及电力系统的不稳定运行,储能技术则能有效解决这一问题。
储能是利用介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程,既能保证电力系统运行的安全性、灵活性,又是智能电网和新能源发电的技术关键[1]。
1 储能技术在电力系统中的作用在电力系统中,储能技术所发挥的作用主要体现在以下几方面:1)调节电力供需平衡,提高电力系统的稳定性和可靠性。
储能技术可以在电力需求高峰时释放电能,降低电厂负荷;在电力需求低谷时吸收电能,提高电厂效率。
同时,储能技术可提供频率调节、备用容量、黑启动等辅助服务,增强电力系统的灵活性和抗干扰能力。
2)促进新能源的消纳,降低碳排放和环境污染。
储能技术可以缓解新能源的间歇性、随机性对电力系统的影响,平滑新能源的输出波动,提高新能源的可调度性和可用性。
同时,储能技术可利用新能源低谷时段的低价或过剩电力进行充电,降低新能源的弃风弃光率,提高新能源的经济效益。
3)满足用户侧的多样化需求,增强用户侧的主动性和参与度。
储能技术可以根据用户侧的不同需求,提供备用功率、需求响应、负荷削峰填谷、功率质量改善等服务,降低用户侧的用电成本和风险。
同时,储能技术可使用户侧成为市场主体,参与到市场交易中,获取市场收益。
2储能技术的发展现状根据存储的媒介和电能释放的方式,储能主要分为机械储能、电磁储能和电化学储能三大阵营[2]。
储能行业发展趋势与前景展望

储能行业发展趋势与前景展望随着全球经济的不断发展和人们对清洁能源的追求,储能行业作为可再生能源的重要补充,正迅速崛起并展现出巨大的发展潜力。
本文将分析储能行业的发展趋势,并展望其未来的前景。
一、发展趋势1. 清洁能源的兴起储能行业与清洁能源密不可分,随着太阳能和风能等可再生能源的快速发展,对储能的需求也越来越大。
储能系统可以将不稳定的可再生能源转化为稳定的电能供应,解决了清洁能源的间歇性问题,具有重要意义。
2. 新能源汽车市场的快速崛起随着电动汽车市场的快速发展,储能电池需求量大幅增加。
储能行业在电动汽车领域的应用前景巨大,同时也带动了锂离子电池等储能技术的进一步创新,提升了其性能和寿命。
3. 稳定电网的需求增加随着电力系统的发展,对电网的可靠性和稳定性要求也越来越高。
储能技术可以将储能系统作为供电备份,当电网出现故障或突发事件时,能够及时提供稳定的电力,保障电网的正常运行。
4. 绿色数据中心的崛起数据中心作为信息时代的核心设施,对能源的需求非常巨大。
储能技术可以在供电不稳定或断电情况下提供持续的电力支持,降低了数据中心以及其他关键行业的能源风险,促进了绿色能源的发展。
二、前景展望1. 市场规模持续扩大储能市场的规模将持续扩大,据报告预测,到2030年,全球储能市场规模将达到1万亿美元。
清洁能源的发展和政策支持将进一步推动储能技术的应用和商业化,使其成为能源转型的重要支撑。
2. 技术创新不断突破随着需求的增长,储能技术的研发和创新也将加速。
新型储能技术如钠离子电池、液流电池等不断涌现,并取得了可喜的进展。
技术创新将进一步提高储能系统的效率、寿命和安全性,推动行业的进一步发展。
3. 政策环境持续改善各国政府在能源转型中对储能行业提供了大力支持,不断出台相关政策和法规。
同时,国际合作将加强,促进储能技术的交流和标准化,为全球储能行业的发展提供稳定的政策环境和市场机遇。
4. 储能与新能源汽车的融合储能技术将与新能源汽车行业深度融合,共同推动电力系统的变革。
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Technological Development of Enterprise ■湖南省科学技术信息研究所胡丹随着风能、太阳能等可再生能源的普及应用、新能源汽车产业的发展及智能电网的建设,各种储能技术成为万众瞩目的焦点。
大规模储能技术作为支撑可再生能源普及的战略性新兴技术,得到世界各国政府和企业的广泛关注与高度重视。
同时,储能技术由于其巨大的市场潜力,也迅速受到了风投基金的青睐。
本文将对先进储能技术的现状和前景加以介绍。
迄今为止,人们已经开发出多种储能技术,主要分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能4个大类。
机械储能主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能;化学储能主要包括铅酸电池、液流储能电池、镍氢电池、锂离子电池和钠硫电池;电磁储能主要包括超导储能和超级电容器储能,如超导电磁储能;相变储能主要是冰蓄冷技术。
本文所研究的先进储能技术以新能源汽车与智能电网储能应用领域为划分基础,主要包括镍氢电池、锂离子电池、燃料电池、超级电容器与液流电池。
1镍氢电池镍氢电池是目前镍系电池技术路线最先进的电池之一,由氢离子和金属镍合成。
其优点在于电量储备比镍镉电池多30%,比镍镉电池更轻,使用寿命更长,并且对环境无污染。
镍氢电池的价格更贵,与镍氢电池相比,性能稍差。
近年来镍氢电池技术发展迅速,尤其是Ni-MH电池正极材料技术和Ni-MH电池负极储氢材料技术。
1.1Ni-MH电池正极材料技术Ni-MH电池正极材料主要是镍电极,自1887年首次将镍电极运用于碱性电池以来,其发展经历了袋式镍电极、烧结式镍电极和泡沫式镍电极等形式。
主要成分均为氢氧化镍,按照镍电极的晶体结构可以分为α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2,对应的充电态分别为γ-NiOOH和β-NiOOH。
球形β-Ni(OH)2具有较高的储能导电性能,对于β-Ni(OH)2的改性技术主要包括引入钴、锂、镉、锌、稀土系元素进行掺杂,也可以通过纳米材料与普通球形Ni(OH)2进行混合。
而正极材料的制备技术则主要包括烧结式氧化镍工艺、发泡镍填充工艺和纤维镍填充工艺。
填充法一般制作简单,所需设备较少,制成的极板具有更高的比容量,但大量生产存在工艺性和性能均衡的问题;烧结式氧化镍基体浸渍活性物质的方法虽然需要浅谈先进储能技术及其发展前景透视的设备多、投资大、工序繁琐,但可以用于大规模生产,质量性能都比较稳定。
1.2Ni-MH 电池负极储氢材料技术储氢合金(HydrogenStorageAllov)材料始于1958年ZrNi储氢合金的发现,1982年美国Ovonic公司申请专利将储氢合金应用于电池电极制造,使得此材料受到重视。
1990年用于镍氢电池负极材料的储氢合金由日本首次研制成功,具有高体积、高重量能量密度的镍氢电池商品化产品上市,从而解决了影响镍氢电池性能的关键问题。
能源危机和环境污染都促使社会把目光转向寻求新的能源作为驱动动力,从而使电动车和混合动力车得以发展。
MH-Ni电池迅速成为电动汽车市场中电池科技的选择之一,而这种高科技电池的关键材料就是储氢合金。
目前世界上一些主要的汽车公司如Dairnleehrysler、Ford、GeneralMotors、Honda和Toyota等都正在向市场推出MH-Ni电池驱动的电动车。
在提高比容量方面,动力用MH-Ni电池对其储氢合金有不同于一般用途MH-Ni电池的特殊要求,最主要的方面是它要求有较高的能量密度、功率密度和循环寿命。
美国Ovonic公司对各种类型的储氢合金进行了广泛研究,包括AB、AB2、AB5以及最近研发的A2B7等类型储氢合金。
在提高放电率及低温性能方面,Ovonic公司研究发现,储氢合金与电解质界面的氧化物中间相的性质是影响电池放电率的关键,同时也是减小腐蚀、延长使用寿命的重要因素。
2锂离子电池锂离子电池是最年轻的一代二次电池,也是发展最快的二次电池。
目前小型锂离子电池仍占主导地位,主要用于手机、笔记本电脑两大领域。
据统计,2009年小型锂离子电池在手机领域使用率为50%,在笔记本电脑领域使用率为35%,作动力使用率不足10%。
动力电池主要包括电动工具、电动自行车、特种电动车和电动汽车等作动力源使用的电池。
目前,我国各种动力锂离子电池仍处于研究开发和产业化起步阶段。
锂离子电池组成部分主要包括正极、负极、隔膜、电解液、安全阀等部分,其中正极材料占锂电池成本最多,约占制造成本的30~40%。
从技术含量分析,隔膜和电解质技术壁垒最高,其次是正极材料、负极材料。
从锂电池材料企业目前的毛利率分析,隔膜和六氟磷酸锂电解质材料的毛利率高达70%,电解液毛利率在40%左右,正极材料毛利率和负极材料毛利率也愈20%。
锂电池材料行业依据技术含量的高低,不同类型的企业受益程度也有差异,主营隔膜、电解液、正极材料的企业受益程度较大。
图1是锂离子电池的工作原理。
近年来锂离子电池技术发展迅速,尤其是在电池材料以及制备工艺流程方面飞速发展。
2.1钴酸锂离子电池容量钴酸锂作为正极,碳材料作为负极的钴酸锂离子蓄电池从1999年研发出来,至今有14年时间,在这期间进行了多次改进,能量密度超过了最初的2倍(单位重量能量密度达200W·h/kg,单位溶积也达到了500W·h/dm),图1锂离子电池工作原理TechnologicalDevelopment of Enterprise这已经接近初期锂离子蓄电池性能的极限。
与此同时,由于锂离子蓄电池的正负极采用层间化合物之类的基质材料,又开发了新型基质材料,从而能实现锂离子蓄电池的高功率化、高能量密度。
另一方面,通过采用合金负极,有望使锂离子蓄电池的能量密度提高到原来2~3倍。
这些材料中的一部分通过与其他材料的混合形式已经开始应用,有望今后实用化。
2.2第二代磷酸铁锂离子蓄电池第二代磷酸铁锂离子蓄电池不会生产诸如镍镉蓄电池的记忆效应,自放电极低,因此锂离子蓄电池作为普遍可用的能源装置易于推广。
车用锂离子蓄电池第一代是锰酸锂离子蓄电池,有成本低、安全性较好,但循环寿命欠佳、在高温环境下循环寿命更短,高温时会出现锰离子溶出的现象等特点。
第二代磷酸铁锂离子蓄电池是美国专利,是锂离子蓄电池发展方向,其原材料价格低且磷、铁、锂存在于地球资源含量丰富,且工作电压适中、充放电特性好、高放电功率,可快速充电、循环寿命长,在高温和高热环境下,稳定性好,储能特性强、完全无毒等优势。
2.3锂离子电池制造技术在一般情况下,添加的粘接剂在电极材料中所占的比重约10%~15%。
为了改善电极性能,开发不含这种粘接剂与导电助剂的电极,形成高能量密度化与电极材料有规则的排列,从而开出高功率、高能量密度的锂离子蓄电池的一系列制造方法。
在提高性能的同时,也在开发有望扩大用途的单片电源。
3燃料电池燃料电池(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。
总的来说,燃料电池具有以下特点:①能量转化效率高;②有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低,CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低;③燃料适用范围广;④规模及安装地点灵活,燃料电池电站占地面积小,建设周期短;⑤负荷响应快,运行质量高。
目前常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池、直接醇类燃料电池、溶融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、再生氢氧燃料电池等。
近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。
世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布,计划在2004年以前将燃料电池汽车进入研发阶段并陆续投入市场。
目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。
在开发燃料电池汽车中仍然存在技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。
3.1聚合物电解质燃烧介质的传导和扩散目前,世界各国在燃料电池的研究与开发方面侧重于深入研究聚合物电解质中的燃烧介质的传导和扩散机理,并开发新的、化学结构相对比较简单、有良好使用寿命的薄膜,还研究开发可以在200℃条件下传导质子的聚合物,以减少CO2对电极催化剂的毒害,延长电极催化剂的使用寿命,并加快废热的利用。
3.2电极催化剂技术研究电极反应和中间反应的机理,开发耐杂质和CO2的高性能、低造价的电极催化剂。
从微观和分子结构角度研究电极材料的特性,以及研究结构和性能之间的关系,并开发新型电极材料。
3.3燃料电池附属装置对燃料电池的各种附属装置(包括重整器、压缩机泵、热交换器、CO分离、净化装置等),能提高其工作性能,并减轻质量和减小体积等,使整个系统能够适应燃料电池电动汽车整车总布置的需要。
4超级电容器超级电容器是一种比常规电容大20~200倍的独特电容器。
它具有优良的脉冲充放电性能以及传统电容器所不具备的大容量储能性能,在高能脉冲激光器中的应用已经引起人们广泛注意。
同时,因其储存能量大(比能量大于2.5W·h/kg)、功率大(比功率大于500W/kg),质量轻、循环寿命长(超过10万次)等独特优点被人们用作备用电源,如临时照明、采暖、电动汲水和计算机的备用电源等。
最近,电动车实用化的过程中,其大电流储存电能具有很大技术优势。
透视超级电容器与传统静电电容器不同,主要表现在储存能量的多少上。
作为能量的储存或输出装置,其储能的多少表现为电容量的大小。
充电时产生的电容量包括:在电极/溶液界面通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电容器;在电极表面或体相中的二维或准二维空间,电活性物质进行欠电位沉积发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的法拉第准电容量。
相应的超级电容器可分为双电层电容器和法拉第准电容量。
4.1碳素材料提高电容器储存能量的方法之一就是采用高的比表面积材料,碳素材料是最受欢迎的一种,因为其容易获得且价廉。
目前常用碳素材料有:碳纳米管、玻璃碳、粉末、纤维、凝胶、薄膜、高密度石墨和热解聚合物基体得到的泡沫。
这些材料共同特点是具有高的比表面积。
4.2金属氧化物材料金属氧化物电极电化学电容器主要通过氧化还原反应储存能量,有很多基于准电容的电容器电极材料均表现出很高的电容量,目前对金属氧化物电极电化学电容器的研究,主要是一些过渡金属氧化物,例如a-Mn02.n0、a-V205·H2O、a-RuO2·nH20、PMO12040·nH2O、I、NiOx一、W03、Pb02、Co304、SrRuO3等,其中以硫酸为电解液的a-RuO2·nH2O电化学电容器和以氢氧化钾为电解液的NiOx电化学电容器研究最多。