生物燃料市场研究范文

国际发展趋势

7月，本田与通用宣布就研发新一代燃料电池技术开展合作，这是继丰田与宝马、戴姆勒与福特、日产雷诺之后又一世界级汽车企业在新一代氢燃料电池汽车方面的牵手。车企间建立燃料电池汽车发展联盟无外乎有两点考虑：一是技术上的互补和大幅降低各自开发成本，如丰田的燃料电池技术，宝马的碳纤维等轻量化技术；二是共享关键部件的供应商资源，如电堆及关键材料、氢罐，这样一些联盟必将有助于加快燃料电池汽车市场化的进程。

美国派克研究所曾预测：2015年燃料电池汽车产量将会有一次小型的井喷，一些在燃料电池技术方面领先的企业如戴姆勒、本田、丰田等都会推出量产车或升级产品。尽管笔者认为派克研究所预测的2015年世界燃料电池汽车总产量将接近58000辆的数据过于乐观，但也相信会有一些在燃料电池技术上发力的企业年度销量将超过千辆级（目前是在百辆级阶段），即使如此，也意味着燃料电池汽车已具备一定的商业化条件，即燃料电池堆和氢气罐两个关键总成部件以及氢源等已有产业化基础，整车成本会大幅下降，政府对加氢站建设上会有较大推进力度。

中国的研发

关于燃料电池汽车发展，国家科技部早在2000年左右就开始对基础技术的研发给予支持，在奥运会期间已有少量示范运行车辆投入使用。2012年，同济大学、清华大学等四所大学、中科院大连物理化学研究所、十几家车企发起成立了“中国燃料电池汽车技术创新战略联盟”，旨在集中燃料电池汽车研发和生产的优势力量，早日攻克相关核心及瓶颈技术，加快我国燃料电池汽车产业化进程。在国家《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2022年）》的技术路线中明确：燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。但从笔者近期调研情况来看，国内燃料电池汽车的发展与日、美、欧比有相当的差距，2022年之前基本不具备商业化条件。具体讲，就产品准备阶段而言，基本处于样品开发阶段，工程化开发还处于起步阶段；就氢瓶压力比容量、续驶里程、耗氢量、低温性、寿命等可比的关键技术指标看，与丰田等领先企业至少有30%以上的差距；燃料电池电堆、氢源及储氢罐产业化条件基本不具备，而且国家层面目前没有加氢站建设规划；从汽车企业开展研况看，上汽有约300人的研发团队，近几年每年约有1亿元的开发投入，并已形成一定的电堆、燃料电池系统开发能力，另有个别企业以少量投入开展一些基础技术研究，而大部分企业还没有进行燃料电池车的研究开发。从派克研究所公布的数据看，仅2009年，世界主要汽车生产国的汽车企业、主要零配件供应商、政府共投资约40亿美元，用于攻克燃料电池汽车在商业化进程中所面临的技术瓶颈和成本问题，相比之下，中国的投入则少之又少。

推广问题与未来建议

调研期间曾有人问道，“燃料电池电动汽车的续航里程明显优于纯电动汽车，且可实现零排放，加氢时间接近传统汽车加油，从动向上看，是不是国外的一些企业在调整新能源汽车技术路线，加快发展燃料电池汽车呢？”在笔者看来，在传统燃料的替代产品当中，氢燃料电池技术是几种可能的有效选择之一，甚至会像某些专家讲的那样是终极的汽车产品，但是，燃料电池汽车市场的真正启动必须要同时具备以下三个条件：车辆成本大大降低；市场因素（如高油价等）或政府政策为零排放车辆提供明显优惠；氢源及加氢网络建设足以满足燃料电池车辆日常的使用需求。从目前的发展状态看，与电动汽车相比，燃料电池汽车的成本仍然很高，仅燃料电池系统成本就相当于一辆纯电动汽车成本，而市场因素、氢源及加氢网络建设实际上与国家能源战略相关，不仅仅是企业和市场层面问题。因此，和电动汽车比燃料电池汽车的市场化必定还有很长的路要走，在这样一个过程中，电动汽车会优先燃料电池汽车实现对传统汽车部分替代，而随着燃料电池汽车的技术成熟和成本减低，会在中大型车市场上逐步地有所渗透，渐进形成传统汽车、电动汽车、燃料电池汽车的市场格局。虽然不能预测这样一个过程的时长，但从国内燃料电池汽车发展现状来看，需要奋起直追才有可能保持与国际同步发展。

针对当前的燃料电池汽车笔者提出三点建议：第一，有基础、有条件的整车企业要把燃料电池汽车作为长期战略，要加大投入，形成专业团队，加快工程化开发进程，并与部件供应商携手进行产业化准备；第二，要加强企业、院校、研究机构间的合作，特别是国际合作，积极参与相关国际标准的制定；第三，政府要推动燃料电池汽车产业化发展，包括对相关材料及电堆、氢气罐等关键总成部件产业化支持，同时，对氢源及加氢站的建设要有系统和长期的考虑，要有所谋划，有计划、有步骤的在公共交通领域、特大型城市（如北、上、广等）开展示范运行，积极引导燃料电池汽车的发展。

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生物燃料市场研究范文篇2

【关键词】清洁；高效；燃料电池

燃料电池将燃料的化学能用化学方法直接转换成电能的发电装置，它利用水电解的逆反应原理，通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料（如天然气、甲醇或纯净氢气）的化学反应直接产生出电能。由于燃料电池不是热机，它不需承受热机的热力学损失项目，因此理论上它可在接近100%的热效率下运行，具有很高的经济性。目前实际运行的各种燃料电池，由于种种技术因素的限制，再考虑整个装置系统的耗能，总的转换效率在45%～60%范围内，如考虑排热利用可达80%以上。此外，燃料电他装置不含或含有很少的运动部件，工作可靠，较少需要维修，且比传统发电机组安静。另外电化学反应清洁、完全，很少产生有害物质。所有这一切都使得燃料电池被视作是一种很有发展前途的能源动力装置。

一、燃料电池的分类

目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型，从比室温略高直到高达1000℃的范围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上：

（1）运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池（PEMFC）；

（2）运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池（PAFC）；

（3）运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池（MCFC）；

（4）运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池（SOFC）。

可以将这些类型的燃料电池划分为低温型（100℃及以下）、中温型（约200℃左右）及高温型（600-l000℃）燃料电池。中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上，而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。实用装置的功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电（数以W计），也可以给居民住宅（数kW）或是分散的电热设备和动力设备（数百KW到数MW）供电。

二、低温燃料电池

低温燃料电池产品常用的有质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）和氢燃料电池等，上述电池产品都可以在室温下运作。

其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）具备体积小、重量轻、方便电池堆设计等优点，而且无须电源、稳压器充电，补充供电燃料也仅需数秒钟时间，为使用者提供极大的方便，可用作便携式电子设备如手机、笔记型计算机、个人数字助理（PDA），乃至数字相机及摄影机等的电源，具有广阔的应用前景。

目前日本夏普公司在直接甲醇燃料电池（DMFC）方面取得了快速进展，创造了该类型燃料电池的功率密度新高，达到0.3W/cc，功率密度是普通碱性电池的30倍，锂电池的6倍；而日本松下公司研究开发的家用聚合物电解质燃料电池（polymerelectrolytefuelcell，PEFC）可以使用4万个小时和4000个循环使用周期，这种家庭电源使用的电池组产品即将投入量产。

氢燃料电池常用作新型汽车能源，氢燃料电池车也一直被认为是未来汽车发展的方向。这种车不需要汽油，而是靠氢气化学反应后产生的电流驱动，排放出来的是纯净的水。正因为具有低能耗、零排放的特点。目前欧美日韩等国的氢燃料汽车已经进入商业化阶段，我国虽起步较晚，但对汽车用氢燃料电池方面的研究进展迅速，由上海开发的氢燃料电池车超越三号的燃料电池体重不过275公斤，功率则达到了50千瓦，最高时速也超过了120公里。

三、中温型燃料电池

目前磷酸类燃料电池（PAFC）是开发时间最长、具有最先进技术的燃料电池。80年代，IFC（国际燃料电池公司）决定对其前期商业化生产线进行投资，制造和销售200kW的PAFC装置，并将其投入市场。东芝公司在80年代末就已经努力使PAFC技术进入商用市场。从此，PAFC技术就一直在静止燃料电池的市场中占据着显赫的位置。迄今为止，全球已经安装了500多台套PAFC燃料电池装置。

研究表明，这种燃料电池未能实现市场商业化的原因大致有以下几方面：

（1）电效率最高为40%，超过维修期限后会降到35%甚至更低水平。通常情况下设备的使用期限不超过20000运行h。

（2）有些试验性的设备如东芝公司管理的1套11MW设备未能达到顶期的性能水平。

（3）美国和日本政府大幅度削缩用于PAFC技术研究和开发的投资。

（4）从迄今积累的经验及在改善设计参数和降低产品成本方面的潜力来看，让PAFC技术成功地跻身于当今的市场中的可能性是极低的。

四、高温燃科电池

1.高温型燃料电池的特点

高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用的特性。但是在高温型燃料电池产生出电能之前需要较长的加热过程，因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动的各种实用装置。此外，高温型燃料电池还具有以下特点：

（1）不需要使用贵金属来催化电化学反应。一般情况下使用陶瓷材料。

（2）对CO完全没有限制。CO参加到电化学反应过程并像H2一样被氧化。

（3）对燃料表现出高度灵活性。可以给这类燃料电池发电设备供应天然气，天然气在设备内部被转换成H2和CO。这意味着无需任何外部燃料，从而大大简化了发电设备的平衡问题。

（4）高温可以将燃气轮机连接到该系统上，在这种情况下，燃料电池发电设备是在300kPa压力下运行，并在不考虑燃气轮机输出的情况下将燃料电池的功率密度提高约20%，因此使总的电效率提高10%，可成倍地降低使用期限成本。

（5）较高的运行温度也为排热提供了更多的灵活性。在电效率达60%或更高水平的联合循环系统中可限制废热排放，而在单循环下则会排放出更多的热量。

2.高温燃科电池技术

MCFC和SOFC是这类高温型燃料电池的2种技术。它们使用的材料不同。MCFC是在一只陶瓷容器中放入液态的金属碳酸盐作为电解液，如果没有采取防止电极老化的措施，燃料电他的使用寿命会受到影响。

在MCFC中电化学反应是由CO3离子引发的。MCFC采用的是颊型电池，和SOFC型的管形设计方案相比，这种颊型电他的功率密度要稍微高一些。这在成本上要比SOFC型装置优越。但在另一方面，由于SOFC所用的陶瓷材料非常稳定，可以用在950-1000℃范围内，所以SOFC装置在抗老化性能上更具优越性。到目前为止，所有的长期电池试验和正在运行的试验性机组都表明SOFC型装置的使用寿命可以达到70000-80000h，是MCFC型的2倍。

MCFC和SOFC两种技术在进行100-250kW功率范围的单循环现场试验中，成本都有大幅度的下降。目前在MCFC开发上占有主导地位的是美国的FuelCellEnergy公司及其在德国的授权单位MTU，日本的Ishikawajima-Harima重工（IHI）和三菱公司等。而SiemensWestinghouse在SOFC开发上处于领先水平。

3.SOFC在配电市场方面的潜力

经济的提升、人民生活水平的提高、人口的不断增加、工业化的蔓延等都对世界能源供给造成巨大压力，但随着石油及矿物燃料价格的不断上升以及人们对于环境污染的日益关注，世界对使用清洁能源发电的需要也越来越高，这势必推动固体氧化物燃料电池（SOFC）市场的发展。而且对于分布式电源的需求，以及传统输电及配电系统建设及维护的巨大成本，也为固体氧化物燃料电池技术的推广提供了机会。北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术最有希望的市场。

预计固体氧化物燃料电池将在未来的几年中强劲增长，其中最主要的应用领域是固定式发电站。全球工业分析家预计日本从2011年到2015年固体氧化物燃料电池市场将达到8.81%的复合年增长率；美国及欧洲市场在2012年将达到3.93亿美元。

4.SOFC技术应用的扩展

使用天然气作为燃料的SOFC是车载式装置，其扩展应用可有以下几种形式：

（1）家庭应用：新一代燃料电池将是扁平管型的，其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术的2倍，因而将制造出5kW的燃料电池装置。这种设计方案是可行的，在配电市场中可以替代圆柱型燃料电池。

（2）l0MW以上的系统装置：很显然，只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW的市场，那么下一步最必然的是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备的市场。通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标，也满足了高效率低成本的要求。20MW级规模燃料电池的电效率已经接近甚至超过70%。

（3）用液态燃料运行：使用天然气作为燃料将SOFC的应用局限在靠近天然气供气网的区域内，从而使这项新技术的应用受到限制。因此存在着让SOFC使用液态燃料的迫切要求。因此，应与大型石油公司合作进行该课题的研究开发，选择一种适宜的液体燃料并设计出最适于使用这种新燃料的SOFC发电装置，以便为边远的用户服务。

（4）C02的分离：Shell公司和SiemensWestinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后的燃料中分离的SOFC设飞方案。例如，当把其装在用于回收油的平台上时，可以把CO2用泵压到地下储层中，这不但可省去CO2的排放税，还可提高原油的产出量。

（5）综合性应用：CO2分离装置可能是点火的火花装置，它使得SOFC在一种封闭且可再生的能量循环中成为关键性部件。经过一段时间，SOFC能产生出热量和电力，例如用于大型暖房的设施中，SOFC装置产生的C02可用来加快植物的生长。而任何一种农作物收获后的剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料。

生物燃料市场研究范文

燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（afc）、磷酸型燃料电池（pafc）、熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）、固体氧化物燃料电池（sofc）、质子交换膜燃料电池（pemfc）、再生氢氧燃料电池(rfc)、直接醇类燃料电池（dmfc），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。

氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，co等一些气体也可作为mcfc与sofc的燃料。从长远发展看，高温型mcfc和sofc系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。

燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四电方式[1]，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。

1，中国燃料电池技术的进展

“燃料电池技术”是我国“九五”期间的重大发展项目，目标是，利用我国的资源优势，从高起点做起，加强创新；在“九五”期间，使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。内容包括“质子交换膜燃料电池技术”、“熔融碳酸盐燃料电池技术”及“固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2]，其中，用于电动汽车的“5kw质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。所定目标业已全部实现。

在质子交换膜燃料电池（pemfc）方面，我国研究开发的这类电池已经达到可以装车的技术水平，可以与世界发达国家竞争，而且在市场份额上，可以并且有能力占有一定比例[1]。我国自把质子交换膜燃料电池列为"九五"科技攻关计划的重点项目以后，以大连化学物理研究所为牵头单位，在全国范围内全面开展了质子交换膜燃料电池的电池材料与电池系统的研究，取得了很大进展，相继组装了多台百瓦、1kw-2kw、5kw、10kw至30kw电池组与电池系统。5kw电池组包括内增湿部分,其重量比功率为100w/kg，体积比功率为300w/l。质子交换膜燃料电池自行车已研制成功，现已开发出200瓦电动自行车用燃料电池系统。百瓦级移动动力源和5kw移动通讯机站动力源也已开发成功。千瓦级电池系统作为动力源，已成功地进行了应用试验。由6台5kw电池组构成的30kw电池系统已成功地用作中国首台燃料电池轻型客车动力源。装车电池最大输出功率达46千瓦。目前该车最高时速达60.6km/h，为燃料电池电动汽车以及混合动力电动汽车的发展打下良好的基础。该电池堆整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的mk7质子交换膜燃料电池电动车的水平[3]。我国目前正在进行大功率质子交换膜燃料电池组的开发和燃料电池发动机系统集成的研究。

在熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）方面，我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料，制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜，预测隔膜寿命超过3万小时。在进行材料部件研究的基础上，成功组装和运行了千瓦级电池组。

在固体氧化物燃料电池（sofc）技术方面，已经制备出厚度为5-10μm的负载型致密ysz电解质薄膜，研制出一种能用作中温sofc连接体的ni基不锈钢材料。负载型ysz薄膜基中温sofc单体电池的最大输出功率密度达到0.4w/cm2,负载型lsgm薄膜基中温sofc单体电池的最大输出功率密度达到0.8w/cm2。这些技术创新为研制千瓦级、十千瓦级中温固体氧化物燃料电池发电技术的研发奠定了坚实基础。

2，国外燃料电池技术发展迅猛

燃料电池是新世纪最有前途的清洁能源，是替代传统能源的最佳选择。因此，燃料电池技术的研究开发受到许多国家的政府和跨国大公司的极大重视。美国将燃料电池技术列为涉及国家安全的技术之一，《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首；日本政府认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将燃料电池发展成国家的支柱产业。近十年来，国外政府和企业在燃料电池方面的投资额超过100亿美元。为开发燃料电池，戴姆勒－克莱斯勒公司一家近年来每年就投入10亿美元，丰田公司的年投资额超过50亿日元[4]。

欧、美发达国家和日本等国政府和企业界都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并且已取得了许多重要成果，pemfc技术已发展到实用阶段，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。2mw、4.5mw、11mw成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，用于国防、航天、汽车、医院、工厂、居民区等方面；各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成，其中，国际燃料电池产业巨头加拿大巴拉德公司筹资3.2亿美元，建成的燃料电池厂已于2001年2月正式投产。美国和欧洲将成批生产低成本的家用供电－供暖燃料电池作为最近的开发计划。目前，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正快速进入工业化规模应用的阶段。

目前，车用氢燃料电池已成为世界各大汽车公司技术开发的重中之重。迄今为止，世界6大汽车公司在开发氢燃料电池车上的开发费用已超过100亿美元，并以每年10亿美元的速度递增[5]。1997年至2001年，各大公司研制出的车用燃料电池就达41种。

3，我国开发燃料电池技术相对乏力

我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实验室研究，70年入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，并取得很大进展。特别在pemfc方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型mcfc和sofc具有特别重要的意义。但是我国在mcfc、sofc研究方面与国外的差距很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也将燃料电池技术列为"九五"攻关项目，国家和企业投入的资金却极为有限，年度经费仅为千万元量级人民币，与发达国家数亿美元的投入相比显得微不足道；承担研究任务的也只是中科院等少数科研院所，且研究力量分散，缺少企业的介入，难以取得突破性进展，尤其是难以将取得的研究成果进行实际应用试验，以形成产业化趋势。从表1所列国外燃料电池的研究和开发情况看，欧、美国家和日本等大多是以公司企业为主在从事燃料电池的研究开发和制造生产，而且规模很大，例如，仅加拿大的ballard一家公司的资产就达10亿美元。

4，大力发展燃料电池技术势在必行

从世界燃料电池迅猛发展的势头看，本世纪头十年将是燃料电池发电技术商品化、产业化的重要阶段，其技术实用性、生产成本等都将取得重大突破。预计燃料电池系统将在洁净煤燃料电池电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面有着广泛的应用前景，潜在市场十分巨大。可以预料，分散电源供电系统——燃料电池发电厂必将在21世纪内取代以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的现代电力系统，成为电力行业的主力军。而燃料电池的普遍推广应用，必将在能源及相关领域引发一场深刻的革命，促进新兴产业的形成，带动国民经济高速发展。能源领域的这场革命是我国政府、企业、科研院所、高等院校不得不正视的课题，我们对此必须有充分认识并给予足够的重视。我们应该准确把握这场革命所带给我们的机遇，毫不迟疑地投入足够的人力、物力、财力，推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作，使之早日实用化产业化，为我国的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。

国家计委在1997年提出的中国洁净煤技术到2010年的发展纲要中，已把燃料电池列为煤炭工业洁净煤的14项技术重点发展目标之一[6]。在“十五”科技发展规划中，燃料电池技术被列为重点实施的重大项目[7]。