W的PAFC示范工程，由IFC供應，BOP由歐洲制造。意大利、西班牙與美國IPC合作，于1993年在米蘭建了一座l00kwMCFC電廠，1996年投運。德國正在開發250kwMCFC。德國西門子公司于1998年收購了美國西屋公司的管形SOFC技術后，現在擁有世界上最先進的平板型和管形SOFC技術。

加拿大在PEFC方面居世界領先地位，在繼續開發交通用PEFC的同時，目前也將PEFC應用于固定電站，已建成250kwPEFC示范電站，目標是在近幾年內使250kw級PEPC商業化。澳大利亞在1993年一1997年，共投資3000萬美元，研究開發平板型SOFC，目前正在開發(20一25)kwSOFC電池堆。韓國電力公司于1993年從日本購進一座200kwPAFC進行示范運行。

3．4國外發展燃料電池發電技術的經驗總結

回顧國外燃料電地發展的道路，有許多值得我們吸取和借鑒的經驗。下面歸納幾點：

美國在燃料電池發電技術的研究開發方面始終處于世界領先地位。除了雄厚的財力之外，還有三方面重要的原因：一是政府將燃料電池發電技術視為提高火力發電效率、減少污染物和溫室氣體排放的重要措施，列入政府的“改變氣侯技術戰略”中，并大力投入資金和力量研究開發；二是燃料電池技術提高到“國家能源安全并大力投入資金和力量研究開發；二是將燃料電池技術提高到“國家能源安全關鍵技術”的戰略高度，DOD和DOE均投入資金研究開發；三是對燃料電池的應用前景充滿信心，希望能形成新的高技術產業，給美國的經濟注入新的活力，政府和企業共同投入資金研究開發，力圖保持領先地位。

日本走的是一條通過與美國合作、引進技術并消化吸收實現產業化的路線，并在PAFC的商業化方面己超過了美國，在MCFC的研究開發方面也接近美國。成功的重要經驗也是政府對燃料電池給予高度重視，先后列入了“月光計劃”和“新陽光計劃”，大力投入研究開發。另一條經驗是研究機構、企業和用戶聯合，組成從研究、開發到商業應用一體化集團，既承擔研究開發的風險，也享受成功的優惠。

加拿大Ballard公司在PEFC方面成功的經驗告訴我們：只要堅定不移地進行研究開發，一個小公司也能在10—20年內成為舉世矚目的燃料電池技術擁有者。

燃料電池起源于歐洲，但是，現在歐洲的燃料電池技術已遠遠落后于美國和日本。主要原因是政府和企業對燃料電池發電技術重視不夠。目前，歐洲已經意識到這一點，成立了—個燃料電池發電技術集團，引進美國、日本的技術，并進行研究開發。

4各種燃料電池發電技術綜合比較

(1)AFC：與其它燃料電池相比，AFC功率密度和比功率較高，性能可靠。但它要以純氫做燃料，純氧做氧化劑，必須使用Pt、Au、Ag等貴金屬做催化劑，價格昂貴。電解質的腐蝕嚴重，壽命較短，這些特點決定了AFC僅限于航天或軍事應用，不適合于民用。

(2)PAFC：以磷酸做為電解質，可容許燃料氣和空氣中C02的存在。這使得PAFC成為最早在地面上應用或民用的燃料電池。與AFC相比它可以在180℃一210℃運行，燃料氣和空氣的處理系統大大簡化，加壓運行時，可組成熱電聯產。但是，PAFC的發電效率目前僅能達到40％一45％(LHV)，它需要貴金屬鉑做電催化劑；燃料必須外重整：而且，燃料氣中C0的濃度必須小于1％(175℃)一2(200℃)，否則會使催化劑中毒；酸性電解液的腐蝕作用，使PAFC的壽命難以超過40000小時。PAFC目前的技術已成熟，產品也進入商業化，做為特殊用戶的分散式電源、現場可移動電源和備用電源，PAFC還有市場，但用作大容量集中發電站比較困難。

(3)MCFC：在650℃一700℃運行，可采用鎳做電催化劑，而不必使用貴重金屬：燃料可實現內重整，使發電效率提高，系統簡化；CO可直接用作燃料；余熱的溫度較高，可組成燃氣／蒸汽聯合循環，使發電容量和發電效率進一步提高。與SOFC相比，MCFC的優點是：操作溫度較低，可使用價格較低的金屬材料，電極、隔膜、雙極板的制造工藝簡單，密封和組裝的技術難度相對較小，大容量化容易，造價較低。缺點是：必須配置C02循環系統；要求燃料氣中H2S和CO小于0.5PPM；熔融碳酸鹽具有腐蝕性，而且易揮發；與SOFC相比，壽命較短；組成聯合循環發電的效率比SOFC低。與低溫燃料電池相比，MCFC的缺點是啟動時間較長，不適合作備用電源。MCFC己接近商業化，示范電站的規模已達到2MW。從MCFC的技術特點和發展趨勢看，MCFC是將來民用發電(分散電源和中心電站)的理想選擇之一。

(4)SOFC：電解質是固體，可以被做成管形、板形或整體形。與液體電解質的燃料電池(AFC、PAFC和MCFC)相比，SOFC避免了電解質蒸發和電池材料的腐蝕問題，電池的壽命較長(已達到70000小時)。CO可做為燃料，使燃料電池以煤氣為燃料成為可能。SOFC的運行溫度在1000℃左右，燃料可以在電池內進行重整。由于運行溫度很高，要解決金屬與陶瓷材料之間的密封也很困難。與低溫燃料電池相比，SOFC的啟動時間較長，不適合作應急電源。與MCFC相比，SOFC組成聯合循環的效率更高，壽命更長(可大于40000小時)；但SOFC面臨技術難度較大，價格可能比MCFC高。示范業績證明SOFC是未來化石燃料發電技術的理想選擇之一，既可用作中小容量的分布式電源(500kw一50MW)，也可用作大容量的中心電站(＞l00MW)。尤其是加壓型SOFC與微型燃氣輪結合組成聯合循環發電的示范，將使SOFC的優越性進一步得到體現。

(5)PEFC：PEPC的運行溫度較低(約80℃)，它的啟動時間很短，在幾分鐘內可達到滿負荷。與PAFC相比，電流密度和比功率都較高，發電效率也較高(45％一50(LHV))，對CO的容許值較高(＜10ppm)。PEFC的余熱溫度較低，熱利用率較低。與PAFC和MCFC等液體電解質燃料電池相比，它具有壽命長，運行可靠的特點。PEFC是理想的可移動電源，是電動汽車、潛艇、航天器等移動工具電源的理想選擇之一。目前，在移動電源、特殊用戶的分布式電源和家庭用電源方面有一定的市場，不適合做大容量中心電站。

5結論

選擇適合于我國電力系統發展的燃料電池發電技術，應綜合考慮以下幾點：較高的發電效率；環保性能好；既能作為高效、清潔的分布電源，又具有形成大容量的聯合循環中心發電站的發展潛力；既能以天然氣為燃料，又具有以煤為燃料的可能性；技術的先進性及商業化進程；運行的可靠性和壽命；降低造價的潛力；國內的基礎。綜合考慮以上幾點，對適合于我國電力系統發展的燃料電池發電技術，提出以下幾點選擇意見：

(1)優先發展高溫燃料電池發電技術。即選擇MCFC和SOFC為我國電力系統燃料電池發電技術的主要發展方向，這兩種燃料電池既能以天然氣為燃料作為高效清潔的分布電源，又具有形成大容量的聯合循環中心發電站(以天然氣或煤為燃料)的發展潛力。

(2)MCFC和SOFC各有特點，都存在許多問題，尚未商業化。若考慮技術難度和成熟程度以及商業化的進程，對于MCFC，應走引進、消化吸收、研究創新，實現國產化的技術路線，并盡快投入商業應用：對于SOFC，應立足于自主開發，走創新和跨越式發展的技術發展路線。

(3)隨著氫能技術的發展，PEFC在移動電源、分散電源、應急電源、家庭電源等方面具有一定優勢和的市場潛力，國家電力公司應密切跟蹤研究。

(4)AFC不適合于民用發電。PAFC技術目前已趨于成熟，與MCFC、SOFC和PEFC比較，已相對落后。因此，AFC和PAFC不應做為國家電力公司研究開發的方向。

參考文獻

[1]許世森，朱寶田等，在我國電力系統發展的燃料電池發電的技術路線和實施方案研究，國家電力公司熱工研究院，1999．12