深圳市汉楚兄弟科技发展有限公司成立时间不长，但却具有丰富的燃料电池研发和生产的经验，成立之初作了充分的技术准备。公司的核心成员之一，朱光明博士，曾留学美国新泽西州立RUTGERS大学，1998年开始在美国能源研究公司工作，从事燃料电池的研究，至今有10多年的时间，目前国内最早从事燃料电池研究的专家之一。张宝春工程师是国内最早从事燃料电池设计的技术人员之一，曾是我国{dy}家燃料电池生产企业北京世纪富源燃料电池有限公司的技术总监，现任职于中国航天科技集团公司{dy}研究院，全面负责燃料电池在航天方面的应用。早在2001年2人就开始合作，组成坚强的技术团队，开发千瓦级左右的小型燃料电池发电系统。

2002年合作小组完成了质子交换膜燃料电池的初期研究工作，2003开始进行工程化设计与工艺研究，2004年上半年就完成了常温常压质子交换膜燃料电池堆的产品化设计、生产工艺的确定和生产测试设备的研制和改造，9月在廊坊经济开发区组建了清源机电设备有限公司，对技术进行孵化，10月建成了100～10kW质子交换膜燃料电池生产线，并应日本客户要求生产了2台F25-50-1型样机，获日方极高评价：“你们的燃料电池的性能让我感到诧异，不仅在输出功率上{lx1}，在稳定工作方面做得同样优秀”。12月，在F25-50-1型堆的基础上又开发出性能更好的F25-50-2型堆，并进行了小批量生产。首批20台出口日本，被日本客户用于枥木县的圣诞节燃料电池灯展上，获空前成功。日方认为该型“性能优越，运行稳定”，十分满意。2005年1月，在F25-50-2型的基础上又进行了一次技术升级，定型为F25-50-3，该型能在额定状态能长时间连续稳定工作，输出功率为400W。2月，完成了尺寸较小的F25-40新系列的开发，经过一个月的测试，F25-40-1型电堆的性能已达到F25-50-3型的水平，并可长期稳定工作。送日本客户检测，异常满意，一次性订购了300台。4月，开始研制1000W的电堆，5月完成了{dy}个堆型F40-50-1的设计，经测试该堆型{zd0}功率大于1000W，额定输出为850W。2005年7月，开始研究燃料电池的产品化问题，着手研制燃料电池的专用控制电路。8月以F25-40-1型堆为基础，试制出{dy}台便携式电源的样机。该样机净输出功率为400W，可输出24V的直流12.5A和220V／50Hz的交流1.5A。10月研制的燃料电池移动电源在第七届深圳高新技术交易会上展出后，得到了国内媒体和一些部门领导的关注，在国内引起了轰动，同行反响也很强烈。

（1）                               （2）

2005年第七届深圳高交会上我们研制的燃料电池产品展出时的情景：（1）印度总理曼莫汉·辛格的经济顾问、尼赫鲁大学前校长、印度xx经济学家契特（G.K.Chadha）教授及夫人；（2）深圳大学领导及各新闻媒体。

（1）                    （2）

（3）                      （4）

燃料电池中试线：（1）装配线；（2）单膜检测线；（3）流场板雕刻车间；（4）小批量生产的产品。

2006年，孵化企业清源机电设备有限公司被航天科技集团收购，研发工作获得了充足的经费，技术工作进展很快。先后针对小型用电器市场开发了F3和F8系列电堆，用于单兵作战系统、手机、笔记本电脑，后有开发了F300型及1kw～5kw 组合式应急电源系统，使产品的功率向“低”和“高”两个方向作了大范围的拓展。2009年合作小组又开发了水冷型的5kW大功率电堆，用于场地电动车，并在直流变频电机、燃料电池控制电路方面取得了重要的突破，曾为国内多个单位定制过燃料电池样车。

在基础研究方面，合作小组作了大量的工作，为今后新产品开发和进一步降低成本、提高产品性能和使用寿命打下了基础。合作小组先后完成了小型直接甲醇燃料电池、阴离子交换膜碱性燃料电池、非氟碳类质子交换膜、模压法碳流场板制造技术、燃料电池测试设备、便携式制氢装置等项目，为今后产品的发展贮备了技术。

进入2010年，合作小组认识到我们的燃料电池技术已经成熟，产品性能已经远远{lx1}于国内同行，决定成立公司进行产业化生产。深圳市汉楚兄弟科技发展有限公司就是在这样的情况下成立的。公司的成立得到了深圳大学和中国航天科技集团公司{dy}研究院的支持，双方都希望通过汉楚兄弟科技发展有限公司将合作小组多年的研究成果在民用领域获得应用，造福于社会；同时也希望通过市场来检验我们的技术，不断地完善，进一步提高我们研制的产品在航天发射过程中使用的可靠性。

我们产品的的主要技术特点是：对功率在1kW以内的质子交换膜燃料电池电堆采用风冷、常温常压、自增湿、阴极以空气作氧化剂的技术路线；功率在1~5kW之间的电堆采用小功率电堆模块化组合的方式获得；功率在5kW以上的电堆采用水冷工艺。对于千瓦以下的小型堆，公司设计了专门的涡扇冷却风机，能保证电堆能长时间地可靠地工作。另外所有电堆在流场板设计、MEA的密封、风压的自调节和湿度温度调节方面都溶进了大量我们大量的研究成果和经验。

我们的所有电堆均采用美国Gore公司的复合电解质膜，其特点是强度高、厚度薄、电导率高。我们已与Gore签订了战略同盟，能保证长期廉价地获得电解质膜的供应（这不妨碍我们研发自己的非氟碳类的电解质膜）。双极板采用国产高密度石墨板雕刻而成。冷却风机和反应风机均为自主研发，委托外单位加工而成。除雕刻机以外，所有的生产和测试设备均为自己设计，专门量身定做的。电解质隔膜也是我们设计好模具，Gore公司专门为我们加工的。我们生产的堆型，目前成熟的有F3型、F8型、F25-40/400型、F40-50/1000型、F300型，可批量生产。F25-40/400型的膜电极（MEA）工作面积为50´50mm²，由40片单电池组成；F40-50/1000型工作面积则为63´63mm²，由50片单电池组成。额定功率分别为400W和800W，{zd0}功率分别为500W和1000W。均可交直流输出，能长时间连续工作。电堆氢气利用率98％，功率密度0.6W/cm²，居国内{lx1}水平。工作噪声主要来自于冷却风扇，1米处小于45分贝。曾进行了3000小时的寿命测试，电堆性能未发现有明显的衰退。野外低温启动实验表明，在-15℃的环境下启动无需任何辅助手段。

F25-40/400型和F40-50/1000型两个堆型是专门为小型移动电源设计的，可广泛用于计算机、通讯等行业和学校、银行、医院、xx、政府机关等。F3型、F8型是为手机、笔记本电脑等小型用电器设计的。最近研发的5-40kW水冷大功率电堆是专门为电动车设计的，目前运行平稳，已多家单位买走用于一些新能源项目的展示。

在性能上，我们的产品有功率密度高、体积小于、连续使用时间长、运行平稳，我们经过多次的比较测试后认为，我们的产品优于国内所有同行，居{lx1}地位。

       风冷电堆型号有：

F3型：专为便携式充电装置设计，可用于手机充电包、电动玩具等

F8型：专为便携式充电装置设计，可用于笔记本电脑或电动玩具等

F25-40型：专为移动电源设计，可用作UPS电源、电动自行车驱动电池、新能源科普教育教具、野外工作电源。

F40-40型：专为移动电源设计，可用作UPS电源、电动自行车驱动电池、新能源科普教育教育教具、野外工作电源。

FC300型：为通信电源设计，可为移动式电源、UPS、电动车等提供电能。

1~5kw 组合式燃料电池应急电源系统，本电源系统具体技术指标可根据用户需求定制。

水冷电堆根据用户要求定制。定型产品有5kW和40 kW，分别用于场地车和电动汽车，也可用于移动发电车。

40kw 水冷电堆

2009年，财政部、科技部发出《关于开展与汽车示范推广工作试点工作的通知》，要求在13个试点城市公交、出租等领域推广使用与汽车。2010年试点城市有增加七个，在国家政策的推动下，各地纷纷在公共领域大力推进汽车的运行。

对于一些有影响的大型公共活动，如奥运会、世博会、亚运会和世界大学生远动会都是很好的向世界和公众宣传新能源的机会。在这样的场合，政府做一些示范项目向公众和企业展示使用新能源的好处，会得到比较好的效果。例如，2008年北京奥运会，使用了500余辆新能源汽车，其中有20辆大众帕萨特领驭氢燃料电池汽车，3辆戴克燃料电池公交车，10辆燃料电池城市客车；2010年上海世博会则使用了1017辆新能源示范车辆，其中燃料电池汽车196辆，包括燃料电池客车6辆，燃料电池轿车90辆，燃料电池观光车100辆；而即将在2010年11月召开的广州亚运会也将投入1000多辆新能源汽车。

据了解，为配套世博新能源汽车的示范运行，上海在世博园区内新建了1座充电站，在世博大道建设1条充电线路，为超级电容公交客车充电；在靠近世博园区济阳路附近新建1座世博加氢站和2辆移动加氢车，为50辆燃料电池轿车和6辆燃料电池公交客车、 100辆燃料电池观光车提供燃料补给服务。有关部门还对安亭加氢站进行了适应性改造，为另外40辆燃料电池轿车提供燃料补给服务。据测算，新能源汽车在世博会6个月期间的示范运行，可节约传统燃油约10000吨，减少有害物质 （碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、颗粒）排放约118吨，减少温室气体 （二氧化碳）排放约28400吨，节能减排十分明显，还带动了一批新能源产业的发展，将新能源概念深深地植入到了普通百姓的理念中。

2008年北京奥运会使用的燃料电池城市客车

2010年上海世博会使用的燃料电池场地车

重大活动期间新能源汽车运行情况

2011年8月，第26届世界大学生运动会将在深圳举行。为了表达深圳这座现代城市的先进的制造技术和坚定地环保理念，我们深圳市汉楚兄弟科技发展有限公司愿为大运会勤奋工作，提供燃料电池场地车、移动发电车、燃料电池大巴和燃料电池大屏幕显示屏驱动电源，向世界和全国人民展示我们深圳在氢能利用方面前沿的理念和水平。根据我们认真的技术评估和对上海世博会燃料电池的详细考察，我们认为有足够的技术实力来完成上述任务。我们设计的5kW水冷电堆xx可以胜任场地车的要求，40kW的水冷电堆可以驱动电动大巴。我们大量的千瓦级的小型电堆可以作为各种电子设备的后备电源，以在紧急情况下使用。据我们了解，截止2009年，深圳已有101辆混合动力公交车在运营，生产锂离子电池纯电动车的企业也有多家，在新能源产业方面有了一个好的开始，但与上海、北京、江苏等地相比，我们在技术更为复杂的燃料电池产业方面显得落后，因此我们也希望借大运会的契机，宣传我们的技术，提升深圳在燃料电池产业中的地位。

在基于燃料电池技术的小型固定电源应用开发中，采用热电联供（CHP，Combined heat and Power）技术的小型家庭电源是一个开发热点。热电联供方式利用燃料电池工作时生成的热量，在提供电力的同时为家庭生活提供热水和空调，大大提高了能源的利用效率（>70%）。

一般美国家庭年用电量分析

各额定功率燃料电池的输出功率与发电效率的关系

目前的小型家庭热电联供电源主要集中于2~5kW之间，这主要是因为一般的4口之家在一年的时间里86%的时段里用电量小于1.5kW，大于5kW的极少。一般燃料电池的{zd0}发电效率在其额定功率的50-60左右，因此在2~5kW的功率范围内，系统既可以获得较高的能源利用效率，又能满足电力需求。

小型家庭热电联系统多采用PEMFC 技术，也有一些公司在开发SOFC 技术。为了利用现有的燃料管路设施，天然气重整是目前{zh0}的燃料选择。一般家用电源通常的寿命要求为40000小时左右，目前这两项技术已经达到了这个水平。从2007年开始，这两项技术都迅速进入了产业化阶段。

城市家用系统示意图

独栋别墅太阳能-供电系统

以城市煤气或天然气为燃料的家用燃料电池系统由重整器、燃料电池和热水循环系统组成。实现热-电联供时一次能源利用率高达70～80％左右，与火力发电和使用热水器相比，可以减少30～40％左右的CO₂排放量。家用燃料电池热-电联供系统对城市的绿色环保住宅小区特别合适。一般3-4口人的普通城市家庭，2kW的燃料电池系统即可满足生活需要。

对于远离城市燃气管网的独立建筑或独栋别墅小区，也可采用太阳能作为一次能源，以燃料电池组成xx独立的住宅新能源供应系统。该系统将太阳能电池发的多余的电量通过电解水装置以氢的形式贮存起来，在需要的时候（晚上或阴雨天）再由燃料电池发电。

家庭用燃料电池系统的普及对实现社会全面CO₂减排具有重要意义，它可以大大削减我们日常生活中的CO₂的排放量，真正实现低碳生活。对于一些工业减排{lx1}的国家，如日本、美国等，这种家庭减排是今后努力的主要方向。

家用系统在日本有广阔的市场，估计2010年可销售6万台，市值6.5亿美元。2009年1月28日，东京煤气、大阪煤气、东邦煤气、西部煤气、新日本石油和Astomos Energy六家日本公司成立了以“实现环境立国”为共同宗旨的ENE-FARM（能源农场）联合体，提出了“为CO₂减排而向家用燃料电池系统普及迈进”的口号，宣布2009年进行家用燃料电池热电联产系统量产计划，首批5000台，计划到2030年实现销售250万台的目标，这相当于减排CO₂ 3000万t，约为5600km²森林1年吸收CO₂的量。ENE-FARM的计划得到了政府强有力的支持，每台ENE?FARM家庭用燃料电池系统（售价320万日元，约3.5万美元）政府补贴45%（140万日元）。在2010年上海世博会上，松下电器在日本馆展出了这款ENE?FARM绿色环保家用。该产品2009年量产，输出功率1KW，可为普通家庭提供60%电力的产品，减排CO₂ 37%（与火力发电相比），产品可确保运转4万小时以上，耐用10年以上，可启动停止4千次以上。

日本家用燃料电池系统市场增长趋势

      （1）                        （2）                    （3）

（1）2010年上海世博会日本馆松下电器展出的绿色环保家用模型；（2）实物内部；（3）外形。

美国加州在2004年就提出7kW家用燃料电池的推广计划。2010年3月，美国清洁公司Bloom Energy推出了以SOFC技术为基础的家用燃料电池Bloom Box，获得了市场和媒体的广泛关注。其优点是，发电成本比市电低，让人们看到了燃料电池系统大规模商业化的希望。据美国能源部能源信息署的数据，2009年全美商业用电的平均价格约为10.25美分/度，而Bloom Box的发电成本是8~10美分/度。Bloom Box已一直在Google、FedEx、Wal-Mart和eBay等大型公司的园区运行了数月。eBay称，5台Bloom Box Servers（电力服务器）发电量大约为500千瓦，可满足自己15%的电力需求，5个月就节省了大约10万美元的电费。每台Bloom Box Server可为100户家庭供电，4个这样的燃料电池可满足一座3250平方米的办公楼的能量需要。Bloom Energy计划在未来5~10年开始销售迷你冰箱大小的Bloom Box。每个小型Bloom Box应该能满足一户人家的电力需要。

    （1）                                   （2）

美国清洁公司的燃料电池发电系统Bloom Box Servers：（1）外形；（2）内部。

“几个小盒子，一点燃料，不需要燃烧，不需要电网远程输电，Bloom Energy希望未来人们在家里就能自己发电。”，“阳光不能{yt}24小时照耀在屋顶上。我们的Bloom Box产生的电能是持续而可靠的。”- K.R Sridhar （Bloom Energy CEO）

备用电源（或UPS）广泛应用于通讯、电力、银行、医院和其他工商领域。目前的备用电源技术主要有两种：VRLA 二次电池（阀控铅酸电池）和柴油发电机。VRLA 价格较低，而且通常被认为比较可靠，但由于能量密度很低，所以运行时间短，系统重量大，而且对于温度非常敏感，回收成本高（铅污染环境）、寿命较低。柴油发电机总成本高，可靠性好，但运行过程中会排放污染物、噪音较大，而且需要经常维护。如果安置的位置比较偏远，维护会成为一个很大的问题。燃料电池与以上两种技术相比，具有以下优点：（1）长时间的可靠性（10年）；（2）基本相同的初期投入，超低的维护费用；（3）较宽的使用温度范围（-40℃~50℃）；（4）少维护，维护间隔至少1年以上；（5）可远程监控；（6）体积小， 重量轻；（7）没有污染物排放。

目前该领域内开发力量主要集中于美国，很多公司已经推出了商业化的产品型号，均为PEMFC技术。针对电信行业的UPS应用，燃料通常选用工业级氢气。对于其他一些工商业用途的备用电源，为了延长运行时间，有些产品也采用在线重整制氢技术，以甲醇等液体作为燃料。在比较偏远的地方，燃料电池还可以和太阳能、风能等组合成混合动力的备用电源，以延长运行时间。

燃料电池后备电源与VRLA后备电源10年户外使用成本比较。其中包括一次成本（硬件、配件、地基、环保和劳工费用）和维护费用（包括维修、充电或加氢）。图中假定了两种VRLA 使用策略，低维护策略虽然降低了维护成本，但增加了电池的更换频率；高维护策略延长了电池的寿命，但单个电池维护和保存跟踪记录等工作增加了维护成本。从图中可以看出，燃料电池对以上VRLA这两种使用策略均具有使用成本上的优势。资料来源：Idatech，2005年

在过去的几年里，燃料电池工业在PEMFC 电堆设计和降低成本方面取得了很大的进展，很多公司生产的燃料电池备用电源（或UPS）在成本上已经可以与VRLA 相当甚至更低。VRLA备用电源初始成本虽然低，但维护成本高。一般VRLA使用寿命为3年，需定期检查。如3年后更换电池（即对电池低维护），废电池的处理需要不小的费用（根据RoHS指令，出口欧盟的含铅制品使用寿命结束后由制造商负责运出欧盟）；如不更换电池，需要增加对电池进行监控的电子设备，增加了对电池组中每个单个电池维护和跟踪记录等工作（即对电池高维护），也增加了维护成本，总的成本比燃料电池后本电源的高出50%以上。

一个成本对比的实例是，美国ReliOn公司（前身是Avista Labs）的I 1000 TM型燃料电池用于美国农垦部下属的Pole Hill 发电站作为通信系统的备用电源。其使用期成本比VRLA电池小很多。一本而言，对于要求后备时间长的UPS电源，使用燃料电池优势十分明显，这主要是燃料电池没有容量的限制。

ReLiOn公司燃料电池与VRLA电池后备电源使用成本对比（10年使用期）

*所示数据均为实际成本

**没有计入氢气瓶成本，工作时间每延长24小时，需增加氢气瓶成本800美元。

资料来源：国际电池会议论文，2005

早在2005年1月，休斯顿高等研究中心（HARC）在《Fuel Cell Magazine》杂志上发表的文章称：通过Ballard、Plug Power、IdaTech、ReLiOn等公司的商业化UPS产品的测试，可以认为与现有的UPS产品相比，基于小型燃料电池技术的UPS在价格和性能上已经具备优势。

深圳市是我国{zd0}的通讯设备制造基地，燃料电池后备电源有庞大的市场。据统计，全国约60％的中小功率的后备电源在深圳生产。根据国家电子协会的调查，自2003年以来，我国后备电源市场发展异常迅速，呈爆炸式增长。2008年的统计数据表明，国内共销售UPS155.3万台，销售额30.4亿元，年增长8.9%，但我国虽是后备电源生产大国，产品却以低端的VRLA后备电源为主，后备时间大多小于2小时。后备时间长（> 8小时）的xx产品仍依靠进口。

燃料电池和现有备用电源技术（VRLA 和柴油发电机）相比，性能上已具有进入该该市场的优势，但现有市场对燃料电池这种新技术的陌生，人们普遍对氢安全性担心的心理会是燃料电池后备电源产业化的主要障碍。

   发电车在一些大型活动和自然灾害发生时不可或缺的重要装备。2010年4月14日青海玉树地震发生后，灾区电力中断，正是全国各地紧急驰援的应急发电车使玉树的通讯、医院、交通等重要的部门迅速恢复了电力供应，使得求援活动得以快速有序地展开。在2008年北京奥运会和2010年上海世博会上，都要十几辆应急发电车在现场待命，以应对随时可能发生的停电事故。2008年5月3-8日，为了实现奥运火炬珠峰传递活动，家电网公司将发电车开到珠峰脚下，为电视实况转播提供电力，然而由于采用柴油发电机组，发电车会对环境产生了一定的影响。

2008年北京奥运使用的移动发电车：（左）在珠峰脚下；（右）在奥运场馆待命。

2010年上海世博会使用了（左）10多台柴油机组发电车；和（右）2台飞机涡轮发电机组发电其中图（2）中车，每台价值800万元。

（左）拖车型发电车；（右）方舱型发电车

（左）内燃机型发电车；（右）汽轮机型发电车

一般发电车采用柴油发电机，大多为内燃机，功率为50-400kW，安装在中大型卡车车厢内，或者拖车上，也有安装在方舱内，用重型卡车运到需要的地方，也有采用汽轮机或涡轮机发电的，功率可达800-1500kW。为了保证这些发电车的油料的供应，还需要另配供应车跟随服务。

采用柴油发电机组存在几个致命的缺点：（1）噪音大；（2）有热辐射；（3）污染大；（4）笨重。这些缺点限制了柴油发电车在一些领域的应用，如：军事侦察、医院、银行、通讯中心、大型文化活动场所、住宅小区和生态环境十分脆弱的地区。采用燃料电池发电系统，可避免上述问题。首先，燃料电池发电车安静、无热辐射，用作侦察车敌方不易发现，十分受军方和警方的欢迎；其次燃料电池可使用多种燃料，不xx依赖于油料供应；第三，燃料电池发电系统体积小，重量轻，功率可大可小，方舱型可到兆瓦级，小的几百千瓦的可安装在轻型卡车上，方便转移，适应性强；第四，燃料电池对负荷的适应性强。

燃料电池发电车框图

2005年12月，美国军方采购的燃料电池发电车

美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)设计的5kW燃料电池发电系统