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美國能源部發(fā)布報告稱燃料電池產業(yè)開始盈利

美國能源部在前不久發(fā)布的《燃料電池技術市場報告》中表示，美國燃料電池產業(yè)總體上正在逐步進入正軌，并開始實現盈利，全球燃料電池產業(yè)約80%的投資都在美國，美國仍是全球燃料電池和氫技術增長最快、規(guī)模最大的市場。

美國能源部表示：“在過去幾年，美國建立的燃料電池和氫技術產業(yè)是為將來更清潔、可持續(xù)的能源鋪平道路。作為奧巴馬總統重中之重的能源方案，燃料電池技術是為美國在全球燃料電池市場的競爭鋪平道路，并為美國本土創(chuàng)造更多的就業(yè)機會。”

在美國能源部的大力支持下，美國國內的私有企業(yè)和國家實驗室在燃料電池和氫技術方面取得了重大進步，突破重點在于：削減生產成本和提高產品性能。自2006年至今，這些研發(fā)技術已經幫助美國將燃料電池成本削減了50%以上；同時，燃料電池的耐用性也得以改善。基于這些成就，美國能源部近期宣布投資700萬美元，用于氫技術和燃料電池的研究。

統計數據顯示美國燃料電池企業(yè)正在逐步走向盈利。Bloom Energy公司的服務器安裝數量和公司收入每半年就會增加一倍，公司實行的銷售增長和成本削減的組合正在驅動該公司實現盈利。燃料電池公司FuelCell Energy燃料電池的出貨量已達52兆瓦，生產能力可達90兆瓦，該公司表示，當燃料電池出貨量達到80～90兆瓦時，公司運營就會實現凈盈利。FuelCell Energy公司與韓國POSCO Power公司進一步加強了戰(zhàn)略合作，并與西班牙Abengoa SA公司和德國弗勞恩霍夫協會陶瓷技術和燒結材料研究所等建立了新的戰(zhàn)略合作伙伴關系。

2002-2017年交通運輸用燃料電池系統成本變化圖

此外，燃料電池行業(yè)也顯著推進了成本削減問題。美國Plug Power公司燃料電池(1.8千瓦至10千瓦系列)的生產成本已經從2008年的1.8萬美元/千瓦下降到約1萬美元/千瓦。日產推出的Terra燃料電池汽車所用的燃料電池成本僅為2005年的1/6，主要是因為對貴金屬鉑的需求顯著降低。英國Carbon Trust咨詢公司發(fā)布的一份研究報告稱，目前質子交換膜燃料電池在汽車應用上的成本已經達到49美元/千瓦，如果規(guī)模化生產的話，成本需要達到36美元/千瓦，與內燃機汽車相比才有競爭力，而三家英國公司和學院已經開發(fā)出從可行性試驗到商品化的技術，有可能實現36美元/千瓦的價格目標。其中，ITM Power公司開發(fā)出一種薄膜，可以使燃料電池的功率密度增加兩倍，從而增加了單位金屬鉑的發(fā)電量；ACAL能源公司已經開發(fā)出一種液相催化劑，可以把金屬鉑的使用量減少80%左右，并大幅簡化燃料電池結構；倫敦帝國學院和倫敦大學學院使用低成本的材料和制造技術開發(fā)出了一種可堆疊的燃料電池組件結構。

日本開發(fā)新型儲氫材料用于燃料電池車

日本科學家近期研發(fā)出了一種結構簡單、基于鋁氫化合物的新型儲氫材料，可用于氫燃料電池車。他們在10吉帕斯卡的壓強和800℃環(huán)境下將氫原子與Al2Cu銅鋁化合物結合，制造出一種間隙性氫化物Al2CuHx。相關研究報告已在美國物理學會期刊《APL Materials》上發(fā)表。

科學家普遍認為，鎂氫化物、鋁氫化物、硼氫化物這類具有較高氫原子含量的輕量化間隙性化合物是氫燃料電池汽車中的理想儲氫材料。然而，到目前為止，上述材料中尚沒有一個成功應用于燃料電池車的成功案例。

基于鋁氫化合物的新型儲氫材料

在以鋁為主要原料的氫化物方面，雖然科學家們已經制造出了絡合鋁氫化物，但一直沒有出現兼具儲氫和放氫兩大功能的材料。另一方面，間隙型氫化物內的氫原子占據了金屬原子之間的空隙，因此被科學家們認為是燃料電池汽車安全且高效的儲氫手段。盡管已經有人用鎂、鈉和硼制造出了間隙型氫化物，但并不實用；迄今為止，還沒有人以鋁為主要原料，制造出間隙型氫化物。

而基于鋁合金的氫化物與一般的同類物質相比擁有不同的性能，其發(fā)生氧化、還原反應的過程與簡單的金屬化合物相同。此外，這類化合物中的氫原子也能被其對應的金屬原子部分或完全地替換，從而使其熱力學性質更活躍。

在發(fā)表的論文中，研究者闡述了Al2CuHx化合物的形成過程。盡管合成需要的環(huán)境非常苛刻，并且氫的濃度也比較低，合成出來的物質不一定能直接使用，但是研究人員使用世界上能量最高的第三代同步輻射光源——日本大型同步輻射設施SPring-8對合成環(huán)境以及氫化物的晶體結構和電子結構進行了檢查和分析，確認能夠合成出以鋁為主要原料的間隙性氫化物。

接下來，研究人員計劃在更加溫和的環(huán)境下合成出同樣的材料，這樣獲得的產品能有效地為燃料電池汽車存儲氫氣。

豐田雷克薩斯A級氫動力三廂轎車2015年上市

日本豐田汽車公司在東京車展上推出了氫燃料電池概念車，顯示出氫燃料已成為豐田未來新能源的重要發(fā)展方向。豐田汽車銷售公司高級副總裁RobertS.Carter表示：“豐田汽車于1996年開始研究氫燃料，并積累了豐富的經驗，因此豐田對氫燃料非常有信心。”據網通社報道，氫燃料將率先應用在豪華車型上，雷克薩斯全球執(zhí)行副總裁Mark Templin對此表示了肯定：未來氫燃料電池技術將是豪華車動力選擇之一。

網通社獲取了雷克薩斯氫燃料電池車的部分信息：這款全新氫燃料電池車將使用FCV概念車技術打造，定位于A級三廂轎車，將于2015年率先在北美市場上市。關于該車的續(xù)航里程，豐田汽車銷售公司高級副總裁RobertS.Carter表示：推向市場的車型將達到300公里的續(xù)航里程。

豐田汽車目前的混合動力技術已經達到同行業(yè)領先水平，豐田汽車會長內山田竹志此前曾表示：“到 2020年左右，在發(fā)達國家混合動力應該能夠達到百分之二三十。然而到了今天，在日本國內混合動力車占豐田總銷量的比例就已經占到40%以上，在全球銷售的豐田車當中的份額已經超過10%。這表明消費者對于環(huán)境、資源意識的提升比想象還要快。”因此雷克薩斯也制定了“到2015年，新能源車銷量將占到汽車總銷量的50%”的目標。

加利福尼亞大學爾灣分校作為加州大學10所分校之一，現建有包括運輸研究所在內的多個國家級研究中心，豐田將與該校合作，未來將在全美建立68個加氫站，可以為超過1萬臺氫燃料電池車提供服務，并且RobertS.Carter還表示：將來能夠把補充燃料的時間控制在5分鐘內。這對于未來氫能源車型的普及十分關鍵。

香港科技大學燃料電池研發(fā)獲突破 電池效能提升4~6倍

香港科技大學教授趙天壽及其研究團隊近日在醇類燃料電池研究領域取得突破，成功研制出效能提升4～6倍的燃料電池，只需極微量甲醇或乙醇便可產生電力。趙天壽表示，這種新能源技術可廣泛應用于手機、電腦、汽車等。

據介紹，這項名為“燃料電池中多相能質傳遞與電化學反應的相互作用機理”的研究，深入分析了燃料電池的物理和化學過程，以熱流科學與電化學交叉方法，成功將甲醇和乙醇燃料電池的效能分別提升6倍和4倍。甲醇是工業(yè)用酒精，乙醇則是可食用酒精。將酒精注入特制的電池箱，就可當電池使用。

趙天壽用模型車作測試，顯示充入5立方厘米的酒精燃料，可以運行10小時。他說，這跟汽油的運行時間差不多，相比于現在的電動車，其好處是沒有充電時間長和行駛距離短的問題。

但是趙天壽強調，這項技術目前仍未成熟，特別是用乙醇作燃料的挑戰(zhàn)比較大，因為研究歷史相對較短，還有一些技術要進一步提高。趙天壽預計該研究成果最快10年后才會面世，但將來可應用于多個領域，取代目前電池需要充電后才能供電的模式。

趙天壽教授表示日后要在電池壽命、功率等方面進一步做出改進，他強調燃料電池是日后電池的研發(fā)方向，因為生產乙醇的成本極低，倘若電動車能使用燃料電池，即代表能再進一步降低一般充電電池產生的污染。

美國華裔教授研發(fā)新方法 大幅提高鈣鈦礦太陽電池效率

加州大學洛杉磯分校材料科學工程學系華裔教授楊陽(音譯)領導的研究團隊，經過7個月的研究，成功研發(fā)出新方法，大幅提高了鈣鈦礦太陽電池的光電轉換效率，生產出大面積鈣鈦礦太陽電池。

由于制造傳統硅晶太陽電池板的原料硅土昂貴，且制造過程會產生嚴重污染，科研人員近年來轉而研發(fā)鈣鈦礦太陽電池板，短時間內將光電轉換效率從3%提高至16%，形成重大的科研突破。

楊陽解釋，鈣鈦礦太陽電池有兩種原料，舊的制程方法是用烤的，但兩種材料沸點不同，無法烤得很均勻，造成接口的電子傳遞效率變差，使得整體的轉換效率下降。他們改用蒸鍍法將其中一種原料蒸進另一種材料，“就像蒸小籠包一樣”，蒸出來的薄膜表面均勻，傳導效率自然提高。

鈣鈦礦太陽電池板無法兼顧面積和效率，楊陽實驗室做出來的太陽電池板大小為1英寸×1英寸，若他的制程方法再進一步改進，可望制造出更大面積的商用太陽電池板。楊陽表示，他下一個目標是將光電轉換效率提高至20%。

楊陽表示，大家都在找最好的太陽電池來源，硅晶太陽電池光電轉換效率高，大約18%，但制程必須耗費大量的電力，其電費至少要5年才能回收，加上原料硅土昂貴、污染高，事實上并不理想，“鈣鈦礦絕對更便宜又環(huán)保”。

鈣鈦礦是一種陶瓷氧化物，此類氧化物中最早被發(fā)現的是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaTiO3)化合物，目前使用的都是人工合成的，因此沒有資源耗盡的問題，再加上這類材料制程簡便，成本可以大幅下降，商用潛力無限。

楊陽畢業(yè)于臺灣成功大學物理系，在馬薩諸塞大學取得碩士和博士學位，于1997年加入加州大學洛杉磯分校。

美國麻省理工學院推動太陽電池輕薄設計新方向

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員正致力于打造世界上最輕薄的太陽電池設計，期望以此推動太陽電池研究的新方向。

研究人員表示，目前的太陽電池設計多半追求以最低的成本實現高轉換效率，卻常常忽略了輕薄尺寸方面的要求，然而，對于移動電子設備而言，輕與薄一向是最主要的設計目標。在航空、太空等領域的應用，以及運輸成本高的偏遠地區(qū)，既輕且薄的太陽電池設計已經越來越受歡迎了。未來，隨著材料變得越來越稀少，采用超輕薄太陽電池可實現對于自然資源的保護，甚至能降低安裝成本。

MIT教授 Jeffrey Grossman說：“如何才可能成為最薄的太陽電池呢？我們的預測是只用兩層材料的電池設計。目前的確有許多應用都必須考慮到質量，因此盡可能采用最薄的主動層材料以及最小化封裝，從而帶來更薄、更耐用的基板，那么最終將改變整個安裝方式。此外，這還有助于解決一個核心問題：我們究竟能從特定材料的每個原子或鍵結中省下多少功耗？”MIT研究人員用電腦模擬各種不同材料，以期找到最輕薄的太陽電池組合。

MIT估計，其超薄型太陽電池薄膜——基本上是厚度約1納米的2D薄層，比傳統太陽電池更節(jié)能1 000倍以上。但其缺點是效率較低，且需要比現有太陽電池更多10倍的面積，才能產生相等的能量，因為超薄太陽電池的效率只有2%左右，而傳統太陽電池可實現高達20%的效率。研究人員已經計劃采用堆疊超薄2D太陽電池的層狀結構，以提高其效率。

Grossman說：“我們預測的兩層堆疊可能達到1%～2%的效率，當然也可能堆疊到兩層以上，因而能提高效率。由2D材料制作的電池效率應該也能達到像目前傳統太陽電池約10%～20%的效率。”

研究人員們仍在模擬原型設計所用的超薄太陽電池材料。在精密的模擬過程中，各種拓撲結構的層疊片材使用了原子石墨烯薄膜、二硫化鉬與二硒化物。這些設計的優(yōu)點在于不僅比傳統太陽電池更具輕薄的優(yōu)勢，同時也不受氧化、紫外線輻射和環(huán)境中水分的影響——這三者通常是傳統太陽電池長期穩(wěn)定性的殺手。此外，相較于傳統光伏安裝，由于新式超薄設計不需采用玻璃罩或冷卻安裝，因而可節(jié)省一半以上的成本。

博士后研究員Marco Bernardi說：“超輕薄太陽電池可望降低安裝成本。目前基于硅晶的太陽電池模組已經很重了，加上保護玻璃后更重。目前太陽電池陣列占整個安裝成本的60%，主要都是由于質量造成的。因此，為了實現更輕的太陽電池，我們期望能找到一種超輕薄的機械可撓性材料，使其可用塑料封裝來取代玻璃材料，以便為太陽電池安裝建立新方向。”

相較于傳統太陽電池，超薄太陽電池的材料成本可望大幅降低。但研究人員尚未能在實驗室中建立這一原型，因而也無法讓材料實現量產。接下來，研究人員準備在實驗室針對各種不同的材料配方與堆疊結構測量其效率與長期穩(wěn)定性。

美國進行低成本塑料太陽電池新研究

近日，美國圣安德魯斯大學的研究人員進行了一項關于塑料太陽電池的新研究。該校物理和天文學學院Samuel與Gordon Hedley教授發(fā)現了一種類纖維的組件排列方式，可使一些材料更高效地把太陽光能轉化為電能，從而制造出更廉價而高效的太陽電池。

通過組合使用先進的激光測量和高分辨率顯微鏡，研究小組觀察到高效率與低效率太陽電池之間的差別。他們發(fā)現高轉換效率太陽電池的材料呈類纖維狀排列結構，而效率較低的則是呈小球狀。

Hedley教授說：“纖維狀結構是一個驚喜而有趣的發(fā)現。”這一發(fā)現為制造更高質量的太陽電池板指明了方向，意義重大。《自然通信》雜志也對此進行了報道。Samuel教授表示：“這些研究結果對于生產高效率低成本的太陽電池意義非凡。”

塑料太陽電池是一項前景不錯的可再生能源技術，主要結構是由一層由吸光塑料和足球狀碳分子混合構成的薄層（100納米）作為本征吸收層，來吸收大部分照射進來的太陽光。簡單來說，通過將以上兩種材料溶解成液體，然后把它們置入基板就制成了這種太陽電池。當前保持效率紀錄的塑料太陽電池甚至可與非晶硅光伏電池一爭高下。

溶解加工能力使可延展性工業(yè)印刷工藝（如噴涂或絲網印刷技術）能用于塑料太陽電池的制造，這提高了生產出表面薄、面積大、成本低而柔韌的太陽電池的可能性。而這種太陽電池的很多用途是傳統硅太陽電池無法實現的。

美國與以色列簽訂鋁-空氣電池聯合開發(fā)協議

在2014年亞特蘭大先進汽車電池會議上，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司就鋁-空氣電池的進一步研發(fā)簽訂了聯合開發(fā)協議。聯合開發(fā)協議中的具體業(yè)務范圍主要包括新材料、新工藝以及零部件等領域，此次聯合開發(fā)的目的是為了盡快推動鋁-空氣電池的商業(yè)化進程。

鋁-空氣電池由空氣正極、電解質和金屬鋁負極組成，其理論比能量為8.1千瓦時/千克，僅次于鋰-空氣電池的13.0千瓦時/千克。然而，由于鋁-空氣電池在放電過程中負極腐蝕會產生氫，不僅會導致負極材料的過度消耗，而且還會增加電池內部的電學損耗——這嚴重阻礙了鋁-空氣電池的商業(yè)化進程。以往的解決方法主要是將高純度金屬鋁中摻雜特定的合金元素，以提高金屬鋁負極的耐腐蝕性，或者在電解質中添加腐蝕抑制劑。

美國鋁業(yè)公司執(zhí)行副總裁兼首席技術官Raymond Kilmer博士表示：“美國鋁業(yè)公司在技術材料方面具有非常廣泛的專業(yè)知識，并且在新產品商業(yè)化方面具有豐富的經驗，此次將Phinergy鋁-空氣電池商業(yè)化對于Phinergy公司來說也非常具有吸引力。目前，汽車行業(yè)正在尋求一種可以替代傳統汽油的全新零排放無污染能源，而Phinergy鋁-空氣電池可以保證汽車具有良好的巡航里程，因此該Phinergy鋁-空氣電池是最有可能替代傳統汽油實現零排放無污染的新能源。”

Phinergy公司表示已開發(fā)出一種金屬鋁負極專有生產工藝，該工藝可以提高金屬鋁的能量利用，并降低不必要的化學反應能量消耗。Phinergy公司還開發(fā)了一套先進的電池管理系統，其目的是為了提高電池的能量利用。

Phinergy公司表示，Phinergy鋁-空氣電池的空氣正極配備有專用的銀基催化劑，采用了獨特的創(chuàng)新結構，該結構可以使氧氣順利通過，而將二氧化碳阻隔在外。通過該創(chuàng)新結構，Phinergy鋁-空氣電池的空氣正極可以有效避免電極的碳化問題，其工作壽命也因此可以達到數千小時。

Phinergy鋁-空氣電池工作時，其內部的金屬鋁反應變?yōu)闅溲趸X。而氫氧化鋁可以經過鋁廠加工進行回收利用，這樣便能實現可持續(xù)利用。

據Phinergy公司介紹，Phinergy鋁-空氣電池中共包含50塊鋁板，每塊鋁板所產生的能量都可單獨驅動汽車行駛20英里，因此整個Phinergy鋁-空氣電池續(xù)航里程可以達到1 000英里 (約合1 600千米)。目前，Phinergy鋁-空氣電池已經成功集成應用到了電動汽車展示中。

除應用于電動汽車行業(yè)外，Phinergy表示其金屬-空氣電池還可以應用于固定能源應用，如醫(yī)院、數據中心用商業(yè)應急發(fā)電機、通用發(fā)電機以及可移動房屋、無人駕駛汽車等等。由于Phinergy鋁-空氣電池還具有可持續(xù)、高能量密度等特點，可以作為第一能源使用。根據聯合開發(fā)協議，Phinergy公司正在和美國鋁業(yè)公司合作開發(fā)以上應用技術。參與該項目的美國鋁業(yè)公司事業(yè)部位于彼得堡郊外的美國鋁業(yè)技術中心，該技術中心是世界上最大的輕金屬研究機構。

2014中國鋰電新能源展即將在深圳會展中心隆重舉辦

作為第二屆中國電子信息博覽會(CITE)的專題展，第四屆中國鋰電新能源展(CNEF)將于2014年4月10-12日在深圳會展中心隆重舉辦。

中國鋰電新能源展是國家工信部、深圳市人民政府聯合主辦的國家級鋰電展示平臺，已經在深圳會展中心成功舉辦了三屆，與中國電子展、中國消費電子展、深圳光電顯示周、中國（國際）彩電節(jié)共同組成了亞洲最大的中國電子信息博覽會。2014年的鋰電新能源展，整個展覽面積達10萬平方米，預計展商1 500家，觀眾10萬人次。展示范圍涵括各類新型電池、計算機、通信、消費類電子、數字家庭、物聯網、云計算、移動互聯網、下一代網絡、新型顯示、高端集成電路、各類元器件、信息系統及應用領域，覆蓋電子信息產業(yè)全產業(yè)鏈，是目前亞洲規(guī)模最大的綜合電子信息展覽。

中國鋰電新能源展使用深圳會展中心的7、8號館，與其他5個專題展相對獨立。這種模式既分享了10萬平方米的展示平臺、1 500家的展商、10萬人次的觀眾，又集中展示了鋰電類產品和技術；同時又與其他5個專題展、1 500家展商在產品上形成了上下游的關系，覆蓋電子信息全產業(yè)鏈。這種既綜合又專一的模式所產生的優(yōu)勢是任何單一模式展所不能比的。

2014第三屆中國（國際）鋰電新能源高峰論壇是中國鋰電新能源展上不可錯過的環(huán)節(jié)。在此次高峰論壇上，專家、學者將圍繞鋰電池的商業(yè)模式、特斯拉電池汽車的啟示進行思想的交鋒與觀點的辯論，給與會者帶來全新視野。

2013年第一屆中國電子信息博覽會給展商提供了優(yōu)質的展示平臺和最具價值的產業(yè)交流機會。與去年相比，第二屆中國電子信息博覽會(CITE 2014)將繼續(xù)為展商與合作伙伴打造最具價值的產業(yè)交流平臺，舉辦電子信息博覽會高峰論壇、CITE創(chuàng)新獎評選活動以及多角度廣覆蓋的行業(yè)交流活動，以“促進信息消費，引領產業(yè)轉型”為主題，專注于信息消費領域，展示電子信息全產業(yè)鏈。