[01771337]千瓦级空冷自增湿式质子交换膜燃料电池发电机

质子交换膜燃料电池发电机是一种清洁、高效的能量转换装置，其理论比能量高达32940Wh/kg(在地面上使用时可不计空气的质量)，是各种电化学电池体系中的理论比能量“绝对冠军”，而且功率密度高、电流密度大，是最先进的能量转换技术之一。现在世界各国正在加速其在民用领域的产品开发。清华大学核能与新能源技术研究院在“十一五”期间承担了国家“863”专题“1kW国产材料质子交换膜燃料电池的研制与开发”，利用质子交换膜燃料电池国产关键原材料，创新膜电极制备方法(“热定型”CCM制备法)和优化制备工艺，开发出了高性能、大面积的国产材料膜电极批量制备技术。并在模块化燃料电池设计和计算机模拟仿真的基础上，研制出了空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机。该成果获得全国第十九届发明展览会发明金奖。空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机，主要由燃料电池、供气轴流风扇、阳极间歇式排气电磁阀、DC/DC稳压器和控制电路板等组成，燃料电池采用阴极与大气贯通的开放设计和高效的自增湿专利技术，能实现宽功率范围的自增湿发电。在电化学发电过程中，无需进行复杂的热管理和对反应气体进行预加湿，大大地简化了系统结构，提高了系统比功率(265W/kg、211W/L)，并降低了成本，是一种实用性很强的新能源发电机。该发电机采用普氢燃料，发电效率可达到50﹪以上，功率密度可达到300mW/cm<'2>以上，无污染。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。该成果解决了如何利用中国已有的燃料电池关键材料制备高性能器件和制造高性能燃料电池发电机这一关键产业化问题，使中国燃料电池产业链具有从原材料制备到电堆组装完整意义上的自主知识产权，打破了国外原材料生产商的长期垄断。已获得授权专利3项、申请专利1项，处于小范围应用阶段。产品样机经北京市产品质量监督检验局检测，样机各项相关性能指标良好，经专家组鉴定，样机技术水平达到国内先进，部分技术指标达到国际先进水平。并已有产品在服务器备用电源、野外机器人电源、观光车上得到应用。