传统的可再生能源技术,如太阳能和风能,已经引起了人们的极大兴趣;然而,由于它们的间歇性,需要其他技术来按需和持续地提供能源,这使得人们越来越关注用于固定式发电的氢燃料电池。.

IDTechEx在其最新报告《2025-2035年固定式燃料电池市场:技术、厂商及预测》中,全面分析了固定式燃料电池市场,涵盖关键应用领域、燃料电池(FC)发电模式细分以及各领域的主要发展趋势。该分析结合了对各种燃料电池技术的深入评估及其关键规格的基准测试。基于这项详尽的市场分析,IDTechEx预测,到2035年,固定式燃料电池市场规模将超过80亿美元。.

PEMFC和SOFC电池的不同运行规格。来源:IDTechEx

不间断电源 (UPS) 系统对于许多关键任务应用至关重要,例如数据中心、医院、机场和电信设施。这些行业的停电不仅会造成经济和运营损失,还会对相关人员的安全造成广泛而严重的后果。美国能源部估计,停电每年给美国经济造成 1500 亿美元的损失。此外,电力需求不断增长,国际能源署 (IEA) 预测未来三年电力需求将以更快的速度增长,到 2026 年平均每年增长 3.4%,这意味着人们对能源安全的担忧日益加剧。通过利用新旧发电技术,电网运营商有望满足不断增长的需求并应对前所未有的挑战。.

在各种燃料电池技术中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其在汽车应用领域的日益增长的潜力而备受商业关注。PEMFC的工作温度低于100°C,通过氢气和氧气的结合产生电能,并产生水和热能作为副产品。这种低工作温度使其能够快速响应能源需求的变化。
据IDTechEx称,备用电源应用为PEMFC提供了巨大的发展机遇,巴拉德(Ballard)和Plug Power等主要公司正在探索将其应用于数据中心,以取代柴油发电机。

然而,PEMFC燃料电池只能使用纯氢作为燃料,而纯氢目前价格昂贵,远高于天然气和柴油等传统不可再生能源。由于催化剂对碳杂质敏感,PEM燃料电池极易受到一氧化碳(CO)中毒的影响,导致电池性能下降。遗憾的是,目前绿色氢气的获取渠道有限,且供应基础设施不足,阻碍了PEMFC固定式能源市场的发展。不过,氢能经济的发展很可能与PEM固定式燃料电池市场的增长同步。.

为了克服当前固定式燃料电池的市场限制,主要是氢燃料的成本和供应问题,值得考虑可使用多种燃料的燃料电池,特别是固体氧化物燃料电池(SOFC)。SOFC 是 PEMFC 的高温替代方案。SOFC 的工作温度高于 600 °C,对燃料杂质的耐受性更高,并且可以内部重整更便宜、更容易获得的碳基氢载体燃料,例如天然气。.

由于工作温度高,启动时间长,固体氧化物燃料电池(SOFC)的应用受到限制,主要集中在连续发电领域。然而,天然气的广泛供应以及现有的生产和供应基础设施正在推动SOFC的普及应用。IDTechEx认为,SOFC为固定式燃料电池市场带来了独特的机遇,因为它们有助于在氢能经济(目前主导市场增长的技术)发展的同时,建立一个稳定的安装基础。.

由于PEMFC和SOFC燃料电池的运行条件不同,它们各自适用于特定的发电模式。SOFC燃料电池的高温运行导致启动时间较长,从而限制了其对电力需求变化的快速响应能力。因此,SOFC更适合连续运行。连续发电是指全天候运行的系统,通常为大型应用和系统供电。传统的连续发电技术包括以天然气或煤炭为燃料的系统,例如蒸汽轮机或燃气轮机。这些系统用于向全球电网供电。随着全球能源需求的增长,这些现有技术面临着越来越大的压力,需要满足更高的功率输出。SOFC非常适合与现有发电技术并行运行,实现连续发电。.


相反,PEMFC燃料电池的低温运行特性使其启动速度快,能够快速响应电力需求的变化,因此更适合用作备用电源。柴油和汽油发电机通常被用作备用电源;然而,随着人们对环境问题的日益关注以及政府对脱碳目标的承诺,长期替换这些发电机已势在必行。固定式燃料电池,特别是PEMFC燃料电池,可以满足这些发电需求;然而,如前所述,充分利用氢能经济对于其广泛的市场应用至关重要。IDTechEx在其最新报告中分析了PEMFC燃料电池和其他燃料电池技术作为备用电源在各个应用领域的市场潜力。.