有了这种新研制的电池,iPhone 和电脑的续航可以长达一周

07.09.2015  12:13

 

沈忱,燃料电池初学者,燃料电池系统解决方案

  对于将氢燃料电池应用于手机上,虽然我没有看到任何实物图片,也没有搜到相关参数,但是这个新闻对于氢燃料电池的产业是有积极作用的,能让更多的普通民众感受到氢燃料电池,至少让大家知道氢燃料电池已经不止是在书本理论以及工业用途中。

  hydrogen fuel cell powered iPhone 6 delivers an entire week of battery life—在线播放—优酷网,视频高清在线观看

  视频: hydrogen fuel cell powered iPhone 6 delivers an entire week of batter

  相应的,苹果公司也于近日公布了部分关于燃料电池系统的专利

  新闻链接:苹果申请燃料电池专利 可让 MacBook 续航时间长达一周;

  手机电池福音 苹果获得燃料电池新专利

  除此之外,便携式燃料电池系统,英国早已于 2005 年就有相应的产品,近几年很多公司也推出了相应的氢燃料电池充电宝产品。

  Horizon 于 2012 年推出的小型燃料电池系统,新闻链接:零售商开始销售 Horizon 可携式微型燃料电池产品

  楼主问题中的主角,英国 Intelligent Energy 公司在 2014 年底也推出了类似的产品

  新闻链接:氢燃料电池手机充电器 Upp 英国开卖

  还有 MyFC JAQ 燃料电池充电器,新闻链接:[图]MyFC JAQ 燃料电池“充电宝”:1 节电芯可提供 2400mAh 能量

  氢燃料电池是一种发电装置,利用电解水的逆过程生成电以及唯一排放物:水。清洁环保,而且能量密度高,对比市面上的蓄电池能够有更长的续航能力。一般集成燃料电池系统中,氢燃料电池与动力电池组成混合系统,动力电池一般采用锂电池,能够弥补系统输出的峰值(例如燃料电池作为动力的汽车,在启动以及加速阶段),当系统平稳输出时,氢燃料电池作为系统输出同时给锂电池充电(顺便说一句,这样的混合动力系统可以大大延长锂电池的寿命,保持性能,增加循环充电次数)。这样的系统在清洁零排放的前提下,可以有比纯电动更长久的续航,而且充氢时间只需 1.5~3 分钟。特斯拉续航 400km,快充状态 20 分钟充到 80%,再过 20 分钟才能充满。

  除了动力系统,燃料电池也可以作为备用电源,应用于通信基站等;还有固体氧化物燃料电池(SOFC)可以作为供电设备。

  图示为燃料电池对比汽油以及纯电动的优势。

  对于应用在手机上的燃料电池系统,应该也是类似的原理,但是要在不改变外形的情况下整合到手机中,非常难,需要大笔的投入,即使投入市场,现阶段它的价格也是很难让大众接受。

  再说一说现阶段应用氢燃料电池的主要存在问题

   一:燃料电池寿命,燃料电池的寿命一直是这一行业的致命性问题,现阶段的目标是 5000~10000h

  二:氢气的制备、储存、运输;以及加氢站的建设

  根据我的认知,目前主要的制氢方法有煤制氢(0.6-1.2 元 /m3)、天然气裂解制氢(2 元 /m3)、甲醇制氢(1.8-2.5 元 /m3)和电解水制氢(4-5 元 /m3)等,煤制氢成本最低,而直接电解水制氢的成本则最高(数据均来自网络),但是电解水制成的氢气浓度最高,除此之外还有生物制氢、蒸汽重整制氢等方法。目前美国、德国、日本都发达国家都在积极推动风电制氢,风能产电,在用电峰期直接并入电网,而在谷期,或产能过剩时,将电能用来制成氢气,这也是储能的另一种方式(太阳能电解制氢同理)。我国的多个风电制氢示范项目也已在建设或筹划中,河北沽源县风电制氢工程不仅是国内首个示范项目,也是世界上最大的风电制氢项目,投入达 20.3 亿元。

  加氢站的建设涉及到氢气的运输与储存,需要非常高的资金投入,欧美、日本等国家政府已经开始大力支持加氢站的建设:美国加州:2016 年底运行 68 座加氢站;日本:2018 年之前建设 120 座加氢站;德国:2015 年建设 50 座加氢站;英国:到 2030 年建设 1150 座加氢站。相应的政府都有补贴政策。

   三:大家对氢气安全性的顾虑

  氢气的爆炸条件:1.达到爆炸极限(4.1%~74.2%(体积浓度))2.有明火;这两个条件缺一不可,而且氢气是世界上已知的最轻的气体,密度只有空气的 1/14,意味着如果发生泄漏,会立即向上扩散。

  图示为氢燃料电池汽车和汽油车发生能源泄漏燃烧的对比。

  对于安全的考虑是整个燃料电池系统设计的重中之重,就我们团队开发的系统而言,故障报警项目有 60 多个,控制思路上对于 90%的故障的反应就是停机,断电,断气。

  燃料电池应用国内的现状,我国 2015 年新增一座加氢站(郑州),除此之外还有北京和上海各一座,国内政府也有相应的补贴政策,但是燃料电池在国内市场仍然是等风来的状态,现在新能源的热度集中在纯电动,但是很多国内汽车企业已经成立了燃料电池专项部门。国产的燃料电池在寿命和能量密度和国外确实有一定差距,但是同行的朋友们都在努力,相信能够看到未来。

  

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