［科學時報 李潔尉 馬燕婷報導］作為電動汽車的一種，燃料電池汽車被認為是人類解決汽車汙染問題以及汽車對石油依賴的最佳和最終方案。這是由於燃料電池的化學反應過程不會產生有害物質，僅排放少量水蒸氣，同時其能量轉換效率比內燃機高2～3倍。裝有這種電池的汽車只需像加油一樣加注氫氣，便可繼續行駛。
除應用於汽車，燃料電池在交通、軍事、通訊等領域均具有廣闊的應用前景。發達國家均投入巨大的人力物力從事這一技術的研發，國內從事燃料電池的研究單位也多達30多家。
這其中就包括華南理工大學。
落戶校園的發電站
近日，全球最大的質子交換膜燃料電池示範電站落戶廣州大學城。它由華南理工大學自己設計、自己建造。
據華南理工有關專家介紹，憑著厚重的工科基礎和多學科優勢，華南理工大學拿下了2004年粵港關鍵領域重點突破項目中這一最大的科技項目。
項目立項後，學校針對各項關鍵技術，成立了7個課題組，分別由廖世軍教授、夏建偉高級工程師、董新法教授、李迪教授等7位來自不同學科專業的專家負責。課題組成員克服種種困難，經過1000多個日日夜夜的艱苦攻關，解決了一個個令行業專家頭痛的技術難題，電站雛形一步步形成……
終於，這座全球最大的質子交換膜燃料電池示範電站選址在華南理工大學大學城校區。電站佔地2000平方米，紅牆藍頂，綠樹掩映，近距離僅能聽到鼓風機的聲音，華南理工師生幾乎不能察覺出寧靜的校園平添了一座發電站。
電站的示範意義
為什麼要建設一座全球最大的示範電站？廖世軍告訴記者：「示範展示是一項新技術走向商業化的必經一步。燃料電池技術的逐級放大，涉及諸多難題，只有達到一定容量的示範，才能使技術成熟並最終走向商業化；建設示範電站既是為了向公眾展示質子交換膜燃料電池這項新的能源技術，也是為了測試這種技術的可行性、發現這項技術存在哪些問題以及如何改進。電站越大，建設難度就越高，出現的問題也就越多、越明顯。」
示範電站可以實現24小時運轉，產生的電流直接輸送到學校的380V低壓電網上，滿負荷運行時可滿足電站附近的豪華準五星級酒店——華工國際學術中心正常運營。「示範電站副產熱水為50攝氏度左右，非常適合作為生活用的熱水。在熱和電都得到充分利用的情況下，燃料電池電站的能源利用率將達到90%。」廖世軍介紹。
在示範電站，天然氣首先轉化成氫氣，氫氣進入燃料電池發電機組產生電流和熱水。
據介紹，由華南理工大學設計開發的制氫工藝，天然氣制氫效率可達2.0以上，即1立方米天然氣可生成2立方米以上的氫氣，比國內一些同類制氫設施的效率高20%～30%。產生的電量比直接燃燒天然氣發電至少高30%，汙染物的排放則同比減少60%。燃料電池發電高效率和低排放的優點展露無遺。
使用新技術 降低燃料電池成本
燃料電池技術研發數十年，一直未能大範圍推廣，除存在穩定性、耐久性等問題，追根究底，高昂成本也是商業化的瓶頸。
廖世軍告訴記者，國外質子交換膜燃料電池的價格高達每千瓦7萬元人民幣左右，給一輛小汽車安裝一臺50千瓦的電池系統，光電池就要350萬元。因此，在技術攻關的同時，如何有效降低燃料電池成本也一直是課題組的重要研究內容。
由於各項新技術的使用，目前華南理工大學研發的燃料電池成本已降至每千瓦6000～7000元人民幣，僅是國際市場價格的1/10。
「與傳統發電技術相比，這個成本還是偏高的，但和其他新能源如太陽能等相比，卻便宜了不少。」廖世軍算了一筆帳，按每千瓦6000元人民幣計算，燃料電池汽車的成本仍然不便宜，然而對比一下，氫氣卻比汽油便宜得多！
為促進燃料電池的開發利用，我國已經出臺補貼政策，買一輛燃料電池汽車，直接補貼人民幣30萬元。另外，燃料電池規模化生產後，成本還有很大的下降空間。同時，許多國家政府均表示，一旦燃料電池大範圍商業化推廣，各地加氫站的建設將不是問題，燃料電池走進平民百姓家指日可待。
據了解，示範電站建成後，國內外許多專家參觀電站後都感嘆不已。英國政府能源顧問、著名燃料電池專家、英國帝國理工大學教授Nigel Brandon參觀示範電站後說：「這是一個奇蹟！一所大學的課題組能夠用如此少的經費完成如此艱巨的任務，開發出這麼好的大功率燃料電池系統，簡直不可思議！」
據介紹，幾年來，除了順利完成電站的建設之外，華南理工大學在質子交換膜燃料電池的核心技術攻關方面也取得了一系列重要成果，包括高分散高活性催化劑製備技術、光照下直接塗膜製備膜電極技術、低鉑催化劑製備技術、超低鉑載量膜電極製備技術等。課題組共申請燃料電池核心技術專利8項，獲授權4項，申請國際發明專利1項。
談到下一步的打算，廖世軍表示：「我們將利用廣州現代產業技術研究院這一平臺開展燃料電池的產業化工作，致力於開發系列燃料電池備用電源、基站通訊電源、家用熱電聯供系統等系列產品。我們希望進一步降低燃料電池的成本，促進燃料電池技術在廣東省的發展和商業化進程。」
《科學時報》 (2010-4-16 A2 要聞)