第五章燃料電池之固體氧化物燃料電池-7

1、LOGO固體氧化物燃料電池（固體氧化物燃料電池（solid-oxide fuel cel，SOFC）LOGO第五章第五章 燃料電池燃料電池5.7固體氧化物燃料電池v迄今為止，在人類所發(fā)明的能源轉(zhuǎn)換方式迄今為止，在人類所發(fā)明的能源轉(zhuǎn)換方式中，固體氧化物燃料電池是中，固體氧化物燃料電池是轉(zhuǎn)換效率最高轉(zhuǎn)換效率最高的。的。v19世紀(jì)末，世紀(jì)末，Nernst發(fā)現(xiàn)了固態(tài)氧離子導(dǎo)體，發(fā)現(xiàn)了固態(tài)氧離子導(dǎo)體，1935年年Schottky發(fā)表論文指出，這種發(fā)表論文指出，這種Nernst物質(zhì)可以被用來作為燃料電池的固體電解物質(zhì)可以被用來作為燃料電池的固體電解質(zhì)。質(zhì)。vBaur和和Preis在在1937年首次演示了以

2、固態(tài)氧年首次演示了以固態(tài)氧離子導(dǎo)體作為電解質(zhì)的燃料電池。離子導(dǎo)體作為電解質(zhì)的燃料電池。 5.7.1 SOFC的優(yōu)點(diǎn)v全固態(tài)的電池結(jié)構(gòu)，避免了使用液態(tài)電解質(zhì)所帶全固態(tài)的電池結(jié)構(gòu)，避免了使用液態(tài)電解質(zhì)所帶來的腐蝕和電解液流失等問題。來的腐蝕和電解液流失等問題。v對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，可直接用對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，可直接用天然氣、煤氣和其天然氣、煤氣和其他碳?xì)浠衔锼細(xì)浠衔镒鳛槿剂?。作為燃料。v能量轉(zhuǎn)換效率高能量轉(zhuǎn)換效率高v不需要使用貴金屬催化劑不需要使用貴金屬催化劑v低排放、低噪聲。低排放、低噪聲。v積木性強(qiáng)，規(guī)模和安裝地點(diǎn)靈活。積木性強(qiáng)，規(guī)模和安裝地點(diǎn)靈活。在大、中、小型發(fā)電站，移動(dòng)式、便攜式電源，

3、以在大、中、小型發(fā)電站，移動(dòng)式、便攜式電源，以及軍事、航天航空等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。及軍事、航天航空等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院v簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單的SOFC由陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)和用電由陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)和用電器所組成。器所組成。vSOFC的的電解質(zhì)是固體氧化物電解質(zhì)是固體氧化物，如，如ZrO2、Bi2O3等，其陽(yáng)極是等，其陽(yáng)極是Ni-YSZ陶瓷，陰極目前陶瓷，陰極目前主要采用主要采用錳酸鑭（錳酸鑭（LSM， ）材料。材料。 SOFC的固體氧化物電解質(zhì)在高溫下的固體氧化物電解質(zhì)在高溫下（8001000）具有傳遞）具有傳

4、遞O2-的能力，在電池的能力，在電池中起傳遞中起傳遞O2-和和分隔氧化劑與燃料的作分隔氧化劑與燃料的作用。用。5.7.2 SOFC的工作原理的工作原理31MnOSrLaxx中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院固體氧化物燃料電池原理圖和一般燃料電池一樣，固體氧化物燃料電池也是由陽(yáng)極、陰極及兩極之間的電解質(zhì)組成, 但工作溫度相對(duì)較高，一般在8001000。在陽(yáng)極一側(cè)持續(xù)通入燃料氣，例如H2、CH4、煤氣等，具有催化作用的陽(yáng)極表面吸附燃料氣體例如氫，并通過陽(yáng)極的多孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)散到陽(yáng)極與

5、電解質(zhì)的界面。在陰極一側(cè)持續(xù)通入氧氣或空氣，具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得O2得到電子變?yōu)镺2- ，在化學(xué)勢(shì)的作用下，O2-進(jìn)入起電解質(zhì)作用的固體氧離子導(dǎo)體，由于濃度梯度引起擴(kuò)散，最終到達(dá)固體電解質(zhì)與陽(yáng)極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應(yīng)，失去的電子通過外電路回到陰極。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院5.7.3、SOFC的結(jié)構(gòu)類型及其特點(diǎn)常采用的結(jié)構(gòu)類型有管型和平板型兩種。 管型SOFC電池組由一端封閉的管狀單電池以串聯(lián)、并聯(lián)方式組裝而成。 平板型SOFC由空氣電極/YSZ固體電解質(zhì)/燃料電極燒結(jié)成一體，組成“三合一”結(jié)構(gòu)（PE

6、N）。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院平板平板型型SOFC平板式結(jié)構(gòu)固體氧化物燃料：平板式結(jié)構(gòu)固體氧化物燃料：(a)單體電池；單體電池；(b)電池組電池組 平板型SOFC由空氣/固體電解質(zhì)/燃料電極燒結(jié)成一體，組成“三合一”結(jié)構(gòu)，其間用開設(shè)導(dǎo)氣溝槽的雙極板連接，使其間相互串聯(lián)構(gòu)成電池組。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院管型管型SOFC管式結(jié)構(gòu)固體氧化物燃料：管式結(jié)構(gòu)固體氧化物燃料：(a)單體電池；單體電池；(b)電池組電池組 管式SOFC電池組由一端封閉的管狀單電池以串聯(lián)、并聯(lián)方式組裝而成。每個(gè)單電池由

7、內(nèi)到外由多孔支撐管、空氣電極、固體電解質(zhì)薄膜和金屬陶瓷陽(yáng)極組成。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院v 平板式平板式SOFC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電極和電解質(zhì)制備工藝簡(jiǎn)化，條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電極和電解質(zhì)制備工藝簡(jiǎn)化，條件容易控制，造價(jià)低；電流流程短，采集均勻，電池的功件容易控制，造價(jià)低；電流流程短，采集均勻，電池的功率密度高。但是平板式結(jié)構(gòu)造成了率密度高。但是平板式結(jié)構(gòu)造成了密封困難，熱循環(huán)性能密封困難，熱循環(huán)性能差；對(duì)雙極連接材料有較高的要求，包括熱膨脹系數(shù)的匹差；對(duì)雙極連接材料有較高的要求，包括熱膨脹系數(shù)的匹配性、抗高溫氧化性和導(dǎo)電性等。配性、抗高溫氧化性和導(dǎo)電性等

8、。v 目前平板式是目前平板式是SOFC研究領(lǐng)域的主流。已開發(fā)的大規(guī)模的研究領(lǐng)域的主流。已開發(fā)的大規(guī)模的平板平板SOFC的功率為的功率為10.7kW，以氫和氧為燃料時(shí)，以氫和氧為燃料時(shí)，950條條件下功率密度為件下功率密度為0.6W/cm，遠(yuǎn)高于管式，遠(yuǎn)高于管式SOFC。但平板式。但平板式SOFC的電池性能衰減較快。的電池性能衰減較快。v 管式管式SOFC電池單管組裝相對(duì)簡(jiǎn)單，避免了高溫密封的技電池單管組裝相對(duì)簡(jiǎn)單，避免了高溫密封的技術(shù)難題。通過串聯(lián)或并聯(lián)將電池組裝成大規(guī)模的電池系統(tǒng)。術(shù)難題。通過串聯(lián)或并聯(lián)將電池組裝成大規(guī)模的電池系統(tǒng)。但管式但管式SOFC制備工藝復(fù)雜，造價(jià)高。制備工藝復(fù)雜，造價(jià)

9、高。v 管式管式SOFC的電池功率密度為的電池功率密度為0.15W/cm，比平板電池低，比平板電池低，但它衰減率低，熱循環(huán)穩(wěn)定性好。但它衰減率低，熱循環(huán)穩(wěn)定性好。 5.7.4 SOFC關(guān)鍵材料關(guān)鍵材料關(guān)鍵材料單電池單電池電池堆電池堆電解質(zhì)電解質(zhì)陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極連接材料連接材料密封材料密封材料5.7.4.1電解質(zhì)電解質(zhì)具備的條件：電解質(zhì)具備的條件：v高的離子電導(dǎo)率和可以忽略的電子電導(dǎo)率高的離子電導(dǎo)率和可以忽略的電子電導(dǎo)率v在氧化和還原氣氛中具有良好的穩(wěn)定性在氧化和還原氣氛中具有良好的穩(wěn)定性v能夠形成致密的薄膜能夠形成致密的薄膜v足夠的機(jī)械強(qiáng)度（對(duì)于電解質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)）足夠的機(jī)械強(qiáng)度（對(duì)于電解質(zhì)支撐結(jié)

10、構(gòu)）和較低的價(jià)格和較低的價(jià)格中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院v8%（摩爾分?jǐn)?shù)）（摩爾分?jǐn)?shù)）Y2O3穩(wěn)定的穩(wěn)定的ZrO2（YSZ）是）是SOFC普遍采用的電解質(zhì)材料。在普遍采用的電解質(zhì)材料。在950時(shí)，電導(dǎo)率時(shí)，電導(dǎo)率為為0.1S/cm，它有很寬的氧分位范圍，在，它有很寬的氧分位范圍，在1.01.01020Pa壓力范圍內(nèi)呈純氧離子導(dǎo)電特性，只壓力范圍內(nèi)呈純氧離子導(dǎo)電特性，只有在很低和很高的氧分位下才會(huì)產(chǎn)生離子導(dǎo)電和空有在很低和很高的氧分位下才會(huì)產(chǎn)生離子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。穴導(dǎo)電。v的最重要的用途是的最重要的用途是制備成致密的薄膜，用于制備成致密的薄膜，用

11、于傳導(dǎo)氧離子和分隔燃料與氧化劑。傳導(dǎo)氧離子和分隔燃料與氧化劑。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院DCO的電導(dǎo)率平均比YSZ高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。只有在高氧分壓下才是純的氧離子導(dǎo)體。純氧化鈰從室溫到熔點(diǎn)溫度都是立方螢石結(jié)構(gòu)，N型半導(dǎo)體。溫度和氧壓力變化時(shí)，可形成具有氧缺位型結(jié)構(gòu)的CeO2-。10-3，主要離子缺陷是二價(jià)氧離子空位；=0.3，主要離子缺陷是二價(jià)向一價(jià)過渡的價(jià)態(tài)空位。摻雜CeO2的電解質(zhì)材料特別適合直接用甲烷氣的SOFC中。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院摻雜CeO2電解質(zhì)的性質(zhì)：v Ce4+向Ce

12、3+的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生于低氧分壓區(qū)，有明顯的電子電導(dǎo)出現(xiàn)；v 雜質(zhì)的引入可以限制CeO2在還原氣氛中還原；v 在CeO2固溶體外包裹一層穩(wěn)定的離子導(dǎo)電薄膜如YSZ可限制其還原；v CeO2的電導(dǎo)率隨著摻雜元素的離子大小、價(jià)態(tài)和摻雜量的變化而變化。 Gd3+、Sm3+、Y3+摻雜的氧化鈰有摻雜的氧化鈰有較高的電導(dǎo)率。較高的電導(dǎo)率。v 最大電導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的組成為最大電導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的組成為Ce0.8Sm0.2O1.9。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院摻雜LaGaO3 v 在LaGaO3的A位摻入堿土金屬會(huì)明顯提高電導(dǎo)率，其中Sr摻雜的電導(dǎo)率最高。v B位摻雜Mg也可以提

13、高電導(dǎo)率，摻雜量可達(dá)到20%。電導(dǎo)率最高的組分為L(zhǎng)a0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3 (LSGM) 。氧離子導(dǎo)電性能好，不產(chǎn)生電子導(dǎo)電，同時(shí)在氧化和還原氣氛下穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)，在800時(shí)用LSGM作固體電解質(zhì)，電池的功率可以達(dá)到0.44W/cm，在700時(shí)為0.2 W/cm，穩(wěn)定性能好。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物有希望成為中溫SOFC電池的固體電解質(zhì)。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院LSGM的缺點(diǎn)： 不容易得到純相，會(huì)降低電解質(zhì)的電導(dǎo)率； 在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性不好。 與Ni電極之間能夠發(fā)生反應(yīng)； 在1000的還原性氣氛下，Ga的揮發(fā)導(dǎo)致電解質(zhì)分解。 機(jī)

14、械強(qiáng)度低，Ga價(jià)格高。LSGM電解質(zhì)只適用于在800以下工作。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院5.7.4.2 陰極陰極陰極的作用是為氧化劑的還原提供場(chǎng)所。因此陰極材料必須在氧化氣氛下保持陰極的作用是為氧化劑的還原提供場(chǎng)所。因此陰極材料必須在氧化氣氛下保持穩(wěn)定，與固體電解質(zhì)有良好的化學(xué)相容性、熱穩(wěn)定性和相近的熱膨脹系數(shù)；具穩(wěn)定，與固體電解質(zhì)有良好的化學(xué)相容性、熱穩(wěn)定性和相近的熱膨脹系數(shù)；具有足夠高的電子導(dǎo)電率和對(duì)氧化還原反應(yīng)的電催化活性。在中，對(duì)陰有足夠高的電子導(dǎo)電率和對(duì)氧化還原反應(yīng)的電催化活性。在中，對(duì)陰極材料有如下要求：極材料有如下要求：（）穩(wěn)定

15、性在氧化氣氛中，陰極（）穩(wěn)定性在氧化氣氛中，陰極材料必須具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性材料必須具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，且其形，且其形貌、貌、 微觀結(jié)構(gòu)、尺寸等在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中不能發(fā)生明顯變化。微觀結(jié)構(gòu)、尺寸等在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中不能發(fā)生明顯變化。（）電導(dǎo)率陰極材料必須（）電導(dǎo)率陰極材料必須具有足夠高的電子電導(dǎo)率具有足夠高的電子電導(dǎo)率，以降低在操，以降低在操作過程中陰極的歐姆極化；此外，陰極還必須具有一定的離子導(dǎo)電能力，以利作過程中陰極的歐姆極化；此外，陰極還必須具有一定的離子導(dǎo)電能力，以利于氧化還原產(chǎn)物向電解質(zhì)的傳遞。于氧化還原產(chǎn)物向電解質(zhì)的傳遞。 （）催化活性陰極材料必須在操作溫度下，對(duì)氧化還原反應(yīng)具有（）

16、催化活性陰極材料必須在操作溫度下，對(duì)氧化還原反應(yīng)具有足足夠高的催化活性夠高的催化活性，以降低陰極上電化學(xué)活化極化過電位，提高電池的輸出性能。，以降低陰極上電化學(xué)活化極化過電位，提高電池的輸出性能。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院（）相容性陰極材料必須在制備和操作溫度下與電解質(zhì)材料、（）相容性陰極材料必須在制備和操作溫度下與電解質(zhì)材料、連接材料或雙極板材料與密封材料連接材料或雙極板材料與密封材料。（）熱膨脹系數(shù)陰極必須在室溫至操作溫度，乃至更高的制（）熱膨脹系數(shù)陰極必須在室溫至操作溫度，乃至更高的制備溫度范圍內(nèi)與其他電池材備溫度范圍內(nèi)與其他電池材料熱

17、膨脹系數(shù)相匹配料熱膨脹系數(shù)相匹配。（）多孔性的陰極必須具有（）多孔性的陰極必須具有足夠的孔隙率足夠的孔隙率，以確?；钚晕簧希源_?；钚晕簧涎鯕獾墓?yīng)。氧氣的供應(yīng)。陰極陰極電子導(dǎo)電陰極電子導(dǎo)電陰極離子離子-電子混合導(dǎo)電陰極電子混合導(dǎo)電陰極新型陰極新型陰極貴金屬貴金屬錳酸鍶鑭錳酸鍶鑭(LSM)主要用于主要用于機(jī)理研究機(jī)理研究 目前廣泛采用的陰極材料為目前廣泛采用的陰極材料為摻雜鍶的錳酸鑭摻雜鍶的錳酸鑭（LSM，La1-xSrxMnO3）,一般一般x=0.10.3。 LSM為為鈣鈦礦鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，在高溫（結(jié)構(gòu)，在高溫（800-1000）下，具有）下，具有合適的電子電導(dǎo)率和催化活性和良好的化學(xué)穩(wěn)定合適的

18、電子電導(dǎo)率和催化活性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，且與性，且與YSZ有相近的熱膨脹系數(shù)，從而成為高有相近的熱膨脹系數(shù)，從而成為高溫溫SOFC的首選陰極材料。的首選陰極材料。v混合導(dǎo)電材料同時(shí)具有電子和氧離子的導(dǎo)電特性，混合導(dǎo)電材料同時(shí)具有電子和氧離子的導(dǎo)電特性，用其作陰極電極性能較好，這種材料常用于用其作陰極電極性能較好，這種材料常用于中溫中溫SOFC的電極材料。的電極材料。v常見的混合導(dǎo)體為常見的混合導(dǎo)體為摻雜的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物摻雜的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物，A1-xCxBO3-. A為一般為為一般為L(zhǎng)a系稀土金屬元素；系稀土金屬元素；B位一般位一般為過渡金屬元素，或若干種過渡金屬元素的組合；為過渡金屬元素，

19、或若干種過渡金屬元素的組合；C代表?yè)诫s物種，一般為堿土金屬元素。其電學(xué)代表?yè)诫s物種，一般為堿土金屬元素。其電學(xué)性質(zhì)和氧還原催化活性與性質(zhì)和氧還原催化活性與La系元素的性質(zhì)以及堿系元素的性質(zhì)以及堿土金屬的取代量有關(guān)。土金屬的取代量有關(guān)。vIshihara發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A位為位為Pr時(shí)該類復(fù)合氧化物的活性最時(shí)該類復(fù)合氧化物的活性最好。好。 梯度陰極梯度陰極是一種微結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新型梯是一種微結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新型梯度功能材料，梯度功能材料是一種把度功能材料，梯度功能材料是一種把某些某些性質(zhì)不兼容的不同材料結(jié)合起來的有效方性質(zhì)不兼容的不同材料結(jié)合起來的有效方法。法。梯度功能材料的界面是遞進(jìn)的從一種梯度功能材料的界面是

20、遞進(jìn)的從一種材料轉(zhuǎn)化到另一種材料，在兩種材料間不材料轉(zhuǎn)化到另一種材料，在兩種材料間不會(huì)有組成和（或）為結(jié)構(gòu)的突變，而且隨會(huì)有組成和（或）為結(jié)構(gòu)的突變，而且隨著組成的變化，材料的有效特性也發(fā)生改著組成的變化，材料的有效特性也發(fā)生改變，同時(shí)變，同時(shí)避免了諸如熱膨脹系數(shù)等的不連避免了諸如熱膨脹系數(shù)等的不連續(xù)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定所造成的破壞。續(xù)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定所造成的破壞。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院5.7.4.3 陽(yáng)極材料 陽(yáng)極的主要作用是為陽(yáng)極的主要作用是為燃料的電化學(xué)氧化提供反應(yīng)場(chǎng)所，燃料的電化學(xué)氧化提供反應(yīng)場(chǎng)所，所以所以SOFC陽(yáng)極材料必須在還

21、原氣氛中穩(wěn)定，具陽(yáng)極材料必須在還原氣氛中穩(wěn)定，具有足夠高的電子電導(dǎo)率和對(duì)燃料氧化反應(yīng)的催化有足夠高的電子電導(dǎo)率和對(duì)燃料氧化反應(yīng)的催化活性，還必須具有足夠高的孔隙率，以確保燃料活性，還必須具有足夠高的孔隙率，以確保燃料的供應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物的排除。由于的供應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物的排除。由于SOFC在中溫、在中溫、高溫下操作，陽(yáng)極材料還必須與其它電池材料在高溫下操作，陽(yáng)極材料還必須與其它電池材料在室溫至操作溫度乃至更高的制備溫度范圍內(nèi)化學(xué)室溫至操作溫度乃至更高的制備溫度范圍內(nèi)化學(xué)上相容、熱膨脹系數(shù)相匹配。上相容、熱膨脹系數(shù)相匹配。（1）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 在燃料氣氛中，陽(yáng)極必須在化學(xué)、形貌和尺度上保持穩(wěn)定。在燃料氣氛

22、中，陽(yáng)極必須在化學(xué)、形貌和尺度上保持穩(wěn)定。（2）電導(dǎo)率）電導(dǎo)率 陽(yáng)極材料在還原氣氛中要具陽(yáng)極材料在還原氣氛中要具有有足夠高的電子導(dǎo)電率足夠高的電子導(dǎo)電率，以降低陽(yáng)極的，以降低陽(yáng)極的歐姆極化，同時(shí)還具備高的氧離子導(dǎo)電率，以實(shí)現(xiàn)電極立體化。歐姆極化，同時(shí)還具備高的氧離子導(dǎo)電率，以實(shí)現(xiàn)電極立體化。（3）相容性）相容性 陽(yáng)極材料與相接觸的其它電池材料必須在室溫至制備溫度范圍內(nèi)陽(yáng)極材料與相接觸的其它電池材料必須在室溫至制備溫度范圍內(nèi)化化學(xué)上相容。學(xué)上相容。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院（4）熱膨脹系數(shù)）熱膨脹系數(shù) 陽(yáng)極材料必須與其他電池材料陽(yáng)極材料必須與其

23、他電池材料熱膨脹系數(shù)相匹配熱膨脹系數(shù)相匹配。（5）孔隙率）孔隙率 陽(yáng)極必須具有陽(yáng)極必須具有足夠高的孔隙率足夠高的孔隙率，以確保燃料的供應(yīng)及反，以確保燃料的供應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物的排出。應(yīng)產(chǎn)物的排出。（6）催化活性）催化活性 陽(yáng)極材料必須對(duì)燃料的電化學(xué)氧化反應(yīng)具有陽(yáng)極材料必須對(duì)燃料的電化學(xué)氧化反應(yīng)具有足夠高的足夠高的催化活性催化活性。（7）陽(yáng)極還必須具有強(qiáng)度高、韌性好、加工容易、成本低的特點(diǎn)。）陽(yáng)極還必須具有強(qiáng)度高、韌性好、加工容易、成本低的特點(diǎn)。陽(yáng)極陽(yáng)極石墨石墨貴金屬貴金屬PtFe過渡金屬過渡金屬CoNi容易發(fā)生電化學(xué)氧化腐蝕容易發(fā)生電化學(xué)氧化腐蝕陽(yáng)極陽(yáng)極石墨石墨貴金屬貴金屬PtFe過渡金屬過渡金屬C

24、oNiPt電極在電極在SOFC運(yùn)行中，反應(yīng)產(chǎn)運(yùn)行中，反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣會(huì)使生的水蒸氣會(huì)使陽(yáng)極和電解質(zhì)層陽(yáng)極和電解質(zhì)層發(fā)生分離發(fā)生分離陽(yáng)極陽(yáng)極石墨石墨貴金屬貴金屬PtFe過渡金屬過渡金屬CoNi陽(yáng)極氧分壓超過一陽(yáng)極氧分壓超過一定值時(shí)會(huì)被氧化定值時(shí)會(huì)被氧化陽(yáng)極陽(yáng)極石墨石墨貴金屬貴金屬PtFe過渡金屬過渡金屬CoNi相對(duì)比較穩(wěn)定，但相對(duì)比較穩(wěn)定，但價(jià)格高，熔點(diǎn)低價(jià)格高，熔點(diǎn)低陽(yáng)極陽(yáng)極石墨石墨貴金屬貴金屬PtFe過渡金屬過渡金屬CoNi1000時(shí)就容易燒時(shí)就容易燒結(jié)，阻塞陽(yáng)極的氣結(jié)，阻塞陽(yáng)極的氣孔結(jié)構(gòu)孔結(jié)構(gòu) 純金屬陽(yáng)極都不能為純金屬陽(yáng)極都不能為SOFC技術(shù)所采用。技術(shù)所采用。 在在SOFC中，陽(yáng)極通常由

25、中，陽(yáng)極通常由金屬鎳及氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（金屬鎳及氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）骨）骨架組成。架組成。 要阻止鎳的燒結(jié)和晶粒生長(zhǎng)，最好的辦法就是在鎳中要阻止鎳的燒結(jié)和晶粒生長(zhǎng)，最好的辦法就是在鎳中添加電解質(zhì)添加電解質(zhì)YSZ,構(gòu)成構(gòu)成Ni/YSZ金屬陶瓷。金屬陶瓷。Minh等早在等早在1964年就首次把年就首次把鎳和氧化鋯的復(fù)合材料用作鎳和氧化鋯的復(fù)合材料用作SOFC的陽(yáng)極。復(fù)合陽(yáng)極中的陶瓷組分阻的陽(yáng)極。復(fù)合陽(yáng)極中的陶瓷組分阻止了在高溫及長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)多孔金屬結(jié)構(gòu)的致密化，同時(shí)使陽(yáng)極和電解止了在高溫及長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)多孔金屬結(jié)構(gòu)的致密化，同時(shí)使陽(yáng)極和電解質(zhì)的結(jié)合更加緊密。為了保證其中電子導(dǎo)電的連續(xù)性，金屬的

26、含量有質(zhì)的結(jié)合更加緊密。為了保證其中電子導(dǎo)電的連續(xù)性，金屬的含量有一個(gè)閾值，同時(shí)氧化鋯顆粒也是連續(xù)的。一個(gè)閾值，同時(shí)氧化鋯顆粒也是連續(xù)的。Spacil認(rèn)為復(fù)合材料中的陶認(rèn)為復(fù)合材料中的陶瓷相主要起結(jié)構(gòu)方面的作用，即保持金屬顆粒的分散性和長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)瓷相主要起結(jié)構(gòu)方面的作用，即保持金屬顆粒的分散性和長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)陽(yáng)極的多孔結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的研究一般認(rèn)為，加入的陶瓷組分除了起到結(jié)陽(yáng)極的多孔結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的研究一般認(rèn)為，加入的陶瓷組分除了起到結(jié)構(gòu)方面的作用外，還可以為陽(yáng)極提供一定的氧離子導(dǎo)電性，從而增加構(gòu)方面的作用外，還可以為陽(yáng)極提供一定的氧離子導(dǎo)電性，從而增加反應(yīng)的活性點(diǎn)，提高材料的催化活性。反應(yīng)的活性點(diǎn)，提高材

27、料的催化活性。v 目前陽(yáng)極的材料體系和微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已是多種多樣。目前陽(yáng)極的材料體系和微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已是多種多樣。v 材料體系方面，在傳統(tǒng)的材料體系方面，在傳統(tǒng)的Ni/YSZ的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了Ni/DCO材料，已被廣泛用于中低溫材料，已被廣泛用于中低溫SOFC。Gorte等金屬銅等金屬銅代替或取代部分代替或取代部分Ni,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)Cu、Ni、CeO2/YSZ復(fù)合陽(yáng)極對(duì)多種復(fù)合陽(yáng)極對(duì)多種碳?xì)浠衔铮ɡ缂淄?、乙烷、丁烷、丁烯、甲苯等）的直碳?xì)浠衔铮ɡ缂淄?、乙烷、丁烷、丁烯、甲苯等）的直接電化學(xué)氧化有良好的催化活性，而且沒有積炭現(xiàn)象。接電化學(xué)氧化有良好的催化活性，而且沒有積炭現(xiàn)象。La

28、0.8Ca0.2CrO3、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3、La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3等也被作為陽(yáng)極材料加以研究。等也被作為陽(yáng)極材料加以研究。v 大量的研究工作還集中在通過采用新的合成方法改進(jìn)初始粉大量的研究工作還集中在通過采用新的合成方法改進(jìn)初始粉體形貌，進(jìn)而優(yōu)化陽(yáng)極的微結(jié)構(gòu)，或者在陽(yáng)極和電解質(zhì)層之體形貌，進(jìn)而優(yōu)化陽(yáng)極的微結(jié)構(gòu)，或者在陽(yáng)極和電解質(zhì)層之間增加混合導(dǎo)體中間層，以減少陽(yáng)極和電解質(zhì)的界面電阻，間增加混合導(dǎo)體中間層，以減少陽(yáng)極和電解質(zhì)的界面電阻，減少陽(yáng)極的極化，阻止陽(yáng)極和電解質(zhì)材料的反應(yīng)。減少陽(yáng)極的極化，阻止陽(yáng)極和電解質(zhì)材料的反應(yīng)。v 目前使用鎳基陽(yáng)極的目

29、前使用鎳基陽(yáng)極的SOFC性能已經(jīng)相當(dāng)好。性能已經(jīng)相當(dāng)好。5.7.4.4連接材料作用：連接不同單電池的陰、陽(yáng)極構(gòu)成作用：連接不同單電池的陰、陽(yáng)極構(gòu)成SOFC電池堆的。電池堆的。要求：具有純的、高的電子電導(dǎo)率，在要求：具有純的、高的電子電導(dǎo)率，在氧化、還原氣氛下穩(wěn)定，與電池組件的氧化、還原氣氛下穩(wěn)定，與電池組件的熱膨脹系數(shù)匹配等。熱膨脹系數(shù)匹配等。常用的連常用的連接材料接材料鈣鈦礦型材料鈣鈦礦型材料Cr-Ni合金合金La1-xCaxCrO3La1-xSrxCrO3傳統(tǒng)的高溫傳統(tǒng)的高溫 SOFC采用采用摻雜的摻雜的LaCrO3作為作為連接材料連接材料鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼廉價(jià)而且容易廉價(jià)而且容易加

30、工，用于操加工，用于操作溫度小于作溫度小于6005.7.5 致密電解質(zhì)薄膜的制備技術(shù) 電池組件薄膜化是固體氧化物燃電池組件薄膜化是固體氧化物燃料電池的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，制備質(zhì)料電池的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，制備質(zhì)量?jī)?yōu)異電解質(zhì)薄膜是實(shí)現(xiàn)薄膜化的先量?jī)?yōu)異電解質(zhì)薄膜是實(shí)現(xiàn)薄膜化的先決條件。決條件。制備制備技術(shù)技術(shù)陶瓷粉末法陶瓷粉末法化學(xué)方法化學(xué)方法物理方法物理方法絲網(wǎng)印刷法絲網(wǎng)印刷法流延法流延法漿料涂覆法漿料涂覆法軋輥法軋輥法電泳沉積電泳沉積多次印刷法多次印刷法制備制備技術(shù)技術(shù)陶瓷粉末法陶瓷粉末法化學(xué)方法化學(xué)方法物理方法物理方法化學(xué)氣相沉積技術(shù)化學(xué)氣相沉積技術(shù)電化學(xué)氣相沉積電化學(xué)氣相沉積溶膠溶膠-凝膠路線

31、凝膠路線噴霧熱解法噴霧熱解法制備制備技術(shù)技術(shù)陶瓷粉末法陶瓷粉末法化學(xué)方法化學(xué)方法物理方法物理方法直流磁濺射直流磁濺射射頻濺射射頻濺射激光淀積激光淀積噴霧淀積噴霧淀積分類分類工作的溫工作的溫度區(qū)間度區(qū)間高溫（高溫（800-1000）中溫（中溫（600-800）低溫（低溫（400-600）5.7.6 SOFC的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì) 中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院v 目前開發(fā)的目前開發(fā)的SOFC是在是在1000下運(yùn)行的高溫固體氧化物燃下運(yùn)行的高溫固體氧化物燃料電池料電池。電池所有的反應(yīng)在高溫下都存在效率和穩(wěn)定性降。電池所有的反應(yīng)在高溫下都存在效率和穩(wěn)定性

32、降低的問題，同時(shí)電池的關(guān)鍵材料，如電極、雙極板和電解低的問題，同時(shí)電池的關(guān)鍵材料，如電極、雙極板和電解質(zhì)的選擇也受到限制。如果將反應(yīng)溫度降到質(zhì)的選擇也受到限制。如果將反應(yīng)溫度降到800以下，以下，SOFC將有極大的競(jìng)爭(zhēng)力，所以目前開發(fā)將有極大的競(jìng)爭(zhēng)力，所以目前開發(fā)中溫型中溫型SOFC的的關(guān)鍵技術(shù)引起了世界各國(guó)的注意，也取得了良好的發(fā)展。關(guān)鍵技術(shù)引起了世界各國(guó)的注意，也取得了良好的發(fā)展。v 開發(fā)中溫型開發(fā)中溫型SOFC的關(guān)鍵技術(shù)是的關(guān)鍵技術(shù)是減少固體電解質(zhì)膜的電阻，減少固體電解質(zhì)膜的電阻，提高固體氧化物電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率提高固體氧化物電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率。目前采用的技。目前采用的技術(shù)是術(shù)是

33、減薄電解質(zhì)膜厚度，研制新型電解質(zhì)材料減薄電解質(zhì)膜厚度，研制新型電解質(zhì)材料。中溫型。中溫型SOFC的發(fā)展將有利于加快的發(fā)展將有利于加快SOFC的商品化進(jìn)程。的商品化進(jìn)程。 傳統(tǒng)的高溫傳統(tǒng)的高溫SOFC由于采用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯由于采用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）為電解質(zhì)，其在中低溫時(shí)的氧離子電導(dǎo)率不夠高，）為電解質(zhì)，其在中低溫時(shí)的氧離子電導(dǎo)率不夠高，必須在高溫（必須在高溫（900-1000）下操作。）下操作。SOFC在高溫運(yùn)行時(shí)，在高溫運(yùn)行時(shí)，所發(fā)生的所發(fā)生的電極電極/電解質(zhì)，電極電解質(zhì)，電極/雙極板，電極、雙極板與高雙極板，電極、雙極板與高溫密封膠界面反應(yīng)，以及電極在高溫下的燒結(jié)退化等均會(huì)溫密

34、封膠界面反應(yīng)，以及電極在高溫下的燒結(jié)退化等均會(huì)降低電池的效率和穩(wěn)定性；同時(shí)，也使電池關(guān)鍵材料的選降低電池的效率和穩(wěn)定性；同時(shí)，也使電池關(guān)鍵材料的選擇受到極大限制。擇受到極大限制。因而，對(duì)電池各個(gè)組成部件要求非?？烈蚨?，對(duì)電池各個(gè)組成部件要求非?？量?，并且密封困難，成本很高。這些，使得刻，并且密封困難，成本很高。這些，使得SOFC一直未一直未能商業(yè)化，盡管西門子已經(jīng)成功的示范了能商業(yè)化，盡管西門子已經(jīng)成功的示范了100KW SOFC電電站。若降低電池的操作溫度，使其工作在站。若降低電池的操作溫度，使其工作在500-600 的低的低溫區(qū)，就可以保持高溫溫區(qū)，就可以保持高溫SOFC的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)

35、。的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)。低溫SOFC的優(yōu)點(diǎn)v提高單位體積的功率密度提高單位體積的功率密度v可應(yīng)用廉價(jià)的金屬材料可應(yīng)用廉價(jià)的金屬材料v確保運(yùn)行可靠性確保運(yùn)行可靠性v減輕了各元件間的熱失配程度減輕了各元件間的熱失配程度v適應(yīng)快速啟動(dòng)和頻繁的熱循環(huán)（可用作移動(dòng)電源）適應(yīng)快速啟動(dòng)和頻繁的熱循環(huán)（可用作移動(dòng)電源）v可直接使用碳?xì)淙剂?，無需燃料重整器，可避免可直接使用碳?xì)淙剂?，無需燃料重整器，可避免積炭現(xiàn)象積炭現(xiàn)象v易于密封易于密封 由于低溫固體氧化物燃料電池（由于低溫固體氧化物燃料電池（LT-SOFC)的商業(yè)化前景光明，的商業(yè)化前景光明， 越來越多的研越來越多的研究人員開始關(guān)注、研究究人員開始關(guān)注、研究L

36、T-SOFC。由。由16個(gè)個(gè)國(guó)家組成的政府間國(guó)家組成的政府間“氫能經(jīng)濟(jì)國(guó)際合作伙氫能經(jīng)濟(jì)國(guó)際合作伙伴伴”（IPHE)已經(jīng)將已經(jīng)將 LT-SOFC列入其發(fā)展列入其發(fā)展計(jì)劃。計(jì)劃。 開發(fā)開發(fā)LT-SOFC，降低，降低SOFC的工作溫度，的工作溫度，關(guān)鍵問題是關(guān)鍵問題是減小工作溫度下固體電解質(zhì)隔減小工作溫度下固體電解質(zhì)隔膜的電阻和提高電極的催化活性。膜的電阻和提高電極的催化活性。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院各種燃料電池的種類與特征比較各種燃料電池的種類與特征比較5.8燃料電池的應(yīng)用與前景應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池

37、電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)v 電動(dòng)車的歷史實(shí)際比內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)展歷史還要久遠(yuǎn)，到電動(dòng)車的歷史實(shí)際比內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)展歷史還要久遠(yuǎn)，到1900年左年左右，形成了蒸汽機(jī)、電動(dòng)車、內(nèi)燃機(jī)車三足鼎立的格局。例如在右，形成了蒸汽機(jī)、電動(dòng)車、內(nèi)燃機(jī)車三足鼎立的格局。例如在美國(guó)，美國(guó)，1900年生產(chǎn)了年生產(chǎn)了1648輛蒸汽機(jī)車，輛蒸汽機(jī)車，1575輛電動(dòng)車，輛電動(dòng)車，963輛汽輛汽油內(nèi)燃機(jī)車。后來，隨著其發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)車逐漸對(duì)電動(dòng)車形成價(jià)油內(nèi)燃機(jī)車。后來，隨著其發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)車逐漸對(duì)電動(dòng)車形成價(jià)格和性能的優(yōu)勢(shì)。例如格和性能的優(yōu)勢(shì)。例如1912年左右，比較普遍的電動(dòng)車年左右，比較普遍的電動(dòng)車C

38、entury Electric Roadter市場(chǎng)售價(jià)是市場(chǎng)售價(jià)是1750美元，然而汽油車美元，然而汽油車Model T只需只需550美元就可以買到。美元就可以買到。v 1839年格羅夫就發(fā)明了燃料電池，但世界年格羅夫就發(fā)明了燃料電池，但世界 上第一輛燃料電池車的出現(xiàn)卻在一個(gè)世紀(jì)上第一輛燃料電池車的出現(xiàn)卻在一個(gè)世紀(jì) 后的后的1959年，艾麗斯年，艾麗斯-查爾莫斯公司開發(fā)了查爾莫斯公司開發(fā)了 一輛堿性燃料電池驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)，這輛拖一輛堿性燃料電池驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)，這輛拖 拉機(jī)有四個(gè)燃料電池堆，每個(gè)電堆拉機(jī)有四個(gè)燃料電池堆，每個(gè)電堆252個(gè)個(gè) 單電池。單電池。應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃

39、料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車v1966年，通用汽車與聯(lián)合碳化物公司開發(fā)出了第年，通用汽車與聯(lián)合碳化物公司開發(fā)出了第一輛燃料電池面包車，使用液氫液氧為一輛燃料電池面包車，使用液氫液氧為32個(gè)串連個(gè)串連的堿性燃料電池堆提供燃料，最大時(shí)速的堿性燃料電池堆提供燃料，最大時(shí)速70mile (1mile=1609.34m),最大行程最大行程150mile.v1993年世界上第一輛燃料電池公共汽車在加拿大年世界上第一輛燃料電池公共汽車在加拿大的巴拉德電力系統(tǒng)公司誕生。行駛速度為的巴拉德電力系統(tǒng)公司誕生。行駛速度為95km/h,行駛里

40、程可達(dá)行駛里程可達(dá)400km.v最近幾年，燃料電池公共汽車（最近幾年，燃料電池公共汽車（FCB)項(xiàng)目引起比項(xiàng)目引起比較大的關(guān)注，燃料電池公交汽車發(fā)展迅猛。從較大的關(guān)注，燃料電池公交汽車發(fā)展迅猛。從2002年到年到2003年的燃料電池公交汽車增長(zhǎng)數(shù)目是年的燃料電池公交汽車增長(zhǎng)數(shù)目是32-65。這與世界上許多國(guó)家該方面項(xiàng)目的開展是。這與世界上許多國(guó)家該方面項(xiàng)目的開展是分不開的。分不開的。相關(guān)相關(guān)項(xiàng)目項(xiàng)目歐洲潔凈城市交通計(jì)劃（歐洲潔凈城市交通計(jì)劃（CUTE)加利福尼亞燃料電池伙伴計(jì)劃（加利福尼亞燃料電池伙伴計(jì)劃（CaFCP)國(guó)際環(huán)境基金（國(guó)際環(huán)境基金（GEF）項(xiàng)目）項(xiàng)目美國(guó)國(guó)家燃料電池公共汽車技術(shù)計(jì)

41、劃美國(guó)國(guó)家燃料電池公共汽車技術(shù)計(jì)劃(NFCBTI)澳大利亞燃料電池公共汽車項(xiàng)目澳大利亞燃料電池公共汽車項(xiàng)目加拿大自然資源管理局燃料電池公交車計(jì)劃加拿大自然資源管理局燃料電池公交車計(jì)劃美國(guó)燃料電池公共汽車項(xiàng)目美國(guó)燃料電池公共汽車項(xiàng)目中國(guó)中國(guó)863燃料電池公交車計(jì)劃燃料電池公交車計(jì)劃應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車燃料電池轎車燃料電池轎車v1970年科爾迪什將一輛四座的英國(guó)奧斯汀年科爾迪什將一輛四座的英國(guó)奧斯汀A40汽車改造成了第一輛燃料電池轎車，行駛速度汽車改造成了第一輛燃料電池轎

42、車，行駛速度為為70-80km/h,行駛里程為行駛里程為180km.這輛車作為個(gè)這輛車作為個(gè)人交通工具，在俄亥俄州的城市街道和高速公人交通工具，在俄亥俄州的城市街道和高速公路上行駛了路上行駛了3年。年。v近幾年，世界上主要的汽車生產(chǎn)上都在積極開近幾年，世界上主要的汽車生產(chǎn)上都在積極開發(fā)燃料電池轎車，不斷有新型燃料電池轎車圓發(fā)燃料電池轎車，不斷有新型燃料電池轎車圓形推出，下面簡(jiǎn)要介紹一下幾個(gè)大汽車生產(chǎn)商形推出，下面簡(jiǎn)要介紹一下幾個(gè)大汽車生產(chǎn)商的燃料電池汽車發(fā)展?fàn)顩r。的燃料電池汽車發(fā)展?fàn)顩r。汽車汽車公司公司戴姆勒戴姆勒-克萊斯勒公司克萊斯勒公司通用汽車公司通用汽車公司豐田汽車豐田汽車本田汽車本田汽

43、車其他公司其他公司從從1994年至今，已經(jīng)推出年至今，已經(jīng)推出了六代燃料電池車。其中了六代燃料電池車。其中第五代電車，進(jìn)行了橫穿第五代電車，進(jìn)行了橫穿美國(guó)的長(zhǎng)途試驗(yàn)，從美國(guó)美國(guó)的長(zhǎng)途試驗(yàn)，從美國(guó)加州三藩市金門大橋北段加州三藩市金門大橋北段出發(fā)，經(jīng)過出發(fā)，經(jīng)過15天時(shí)間橫穿天時(shí)間橫穿美國(guó)到達(dá)華盛頓，全程美國(guó)到達(dá)華盛頓，全程5203km,創(chuàng)造了燃料電池創(chuàng)造了燃料電池連續(xù)行駛里程的一個(gè)世界連續(xù)行駛里程的一個(gè)世界紀(jì)錄。第六代產(chǎn)品已有紀(jì)錄。第六代產(chǎn)品已有60輛在美國(guó)、歐洲、日本和輛在美國(guó)、歐洲、日本和新加坡運(yùn)行。新加坡運(yùn)行。汽車汽車公司公司戴姆勒戴姆勒-克萊斯勒公司克萊斯勒公司通用汽車公司通用汽車公司豐

44、田汽車豐田汽車本田汽車本田汽車其他公司其他公司產(chǎn)品有：產(chǎn)品有：Zafira、FCEV、HydroGen1、HydroGen3、Hywire、HydroGen3改型改型汽車汽車公司公司戴姆勒戴姆勒-克萊斯勒公司克萊斯勒公司通用汽車公司通用汽車公司豐田汽車豐田汽車15本田汽車本田汽車其他公司其他公司RAV4 FCEVRAV4 FCEV改型改型FCHV-3FCHV-4FCHV-5FCHV汽車汽車公司公司戴姆勒戴姆勒-克萊斯勒公司克萊斯勒公司通用汽車公司通用汽車公司豐田汽車豐田汽車本田汽車本田汽車16其他公司其他公司FCX-V1FCX-V2FCX-V3FCX-V4FCX汽車汽車公司公司戴姆勒戴姆勒-克

45、萊斯勒公司克萊斯勒公司通用汽車公司通用汽車公司豐田汽車豐田汽車本田汽車本田汽車其他公司其他公司福特汽車福特汽車17公司公司德國(guó)大眾德國(guó)大眾法國(guó)雪鐵龍法國(guó)雪鐵龍19、雷諾、雷諾20意大利菲亞特意大利菲亞特日本尼桑日本尼桑21、三菱、三菱22應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車燃料電池轎車燃料電池轎車燃料電池輕便車輛燃料電池輕便車輛應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車燃料電池轎

46、車燃料電池轎車燃料電池輕便車輛燃料電池輕便車輛燃料燃料電池電池摩托摩托車車燃料燃料電池電池自行自行車車應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池公共汽車燃料電池公共汽車燃料電池轎車燃料電池轎車燃料電池輕便車輛燃料電池輕便車輛燃料電池特種車輛燃料電池特種車輛燃料燃料電池電池火車火車頭頭燃料燃料電池電池叉車叉車v位于科羅拉多州的燃料電池動(dòng)力研究所建造了一輛燃位于科羅拉多州的燃料電池動(dòng)力研究所建造了一輛燃料電池作動(dòng)力的采礦用燃料電池火車頭，采用料電池作動(dòng)力的采礦用燃料電池火車頭，采用Nuvera的質(zhì)子交換膜燃料電池。這

47、個(gè)火車頭從的質(zhì)子交換膜燃料電池。這個(gè)火車頭從2002年十月起就在加拿大安大略省投入了運(yùn)行，運(yùn)行狀況年十月起就在加拿大安大略省投入了運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好，用它可以拖載良好，用它可以拖載5節(jié)節(jié)20t的滿載車廂。的滿載車廂。v1969年恩格爾哈的開發(fā)了一輛燃料電池叉車。年恩格爾哈的開發(fā)了一輛燃料電池叉車。 v1997年，德國(guó)的氫氣和叉車生產(chǎn)商林德公司和西門子年，德國(guó)的氫氣和叉車生產(chǎn)商林德公司和西門子公司合作開發(fā)了第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池叉車。用公司合作開發(fā)了第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池叉車。用金屬氫化物儲(chǔ)氫，可以存儲(chǔ)金屬氫化物儲(chǔ)氫，可以存儲(chǔ)26m3的氫氣，續(xù)駛里程的氫氣，續(xù)駛里程400km. 應(yīng)用應(yīng)用便攜

48、式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)在全世界范圍內(nèi)，固定在全世界范圍內(nèi)，固定電站是燃料電池嘗試和電站是燃料電池嘗試和測(cè)試最多的應(yīng)用方式。測(cè)試最多的應(yīng)用方式。應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)AFCPAFCPEMFCMCFCSOFC作為固定作為固定式發(fā)電系式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用統(tǒng)的應(yīng)用可能性很可能性很小小應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)AFCPAFCPEMFCMCFCSO

49、FCv 受受20世紀(jì)世紀(jì)60-70年代世界性石油危機(jī)影年代世界性石油危機(jī)影響，美國(guó)和日本加大力度開發(fā)響，美國(guó)和日本加大力度開發(fā)PAFC燃料電燃料電池技術(shù)作為大型節(jié)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用。池技術(shù)作為大型節(jié)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用。20世世紀(jì)紀(jì)70年代末開始，美國(guó)的聯(lián)合技術(shù)公司和年代末開始，美國(guó)的聯(lián)合技術(shù)公司和日本的東芝合作，在日本先后建立了日本的東芝合作，在日本先后建立了4.5 MW和和11 MW示范電站示范電站。1990年開始向全年開始向全世界銷售世界銷售200 KW的的PC25磷酸燃料電池固定磷酸燃料電池固定電站系統(tǒng)。例如在美國(guó)紐約市中央公園的電站系統(tǒng)。例如在美國(guó)紐約市中央公園的警察局里的警察局里的PC25系

50、統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)工作了系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)工作了5年，年，接近接近40000 h.應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)AFCPAFCPEMFCMCFCSOFCv巴拉德電力系統(tǒng)公司從巴拉德電力系統(tǒng)公司從20世紀(jì)世紀(jì)90年代中期年代中期就開始開發(fā)了就開始開發(fā)了250KW PEMFC固定電站系固定電站系統(tǒng)，統(tǒng)，1999年向年向Cinergy技術(shù)公司提供了第一技術(shù)公司提供了第一套套250KW的發(fā)電系統(tǒng)，安裝在美國(guó)克雷恩的發(fā)電系統(tǒng)，安裝在美國(guó)克雷恩市海軍裝備中心。市海軍裝備中心。v通用汽車公司通用汽車公司2004年年2月給道而建造了第一月給道而建造了第一個(gè)燃料電池拖車，用來給工人提供電力。個(gè)燃料電池拖車，用來給工人提供電力。應(yīng)用應(yīng)用便攜式電源便攜式電源燃料電池電動(dòng)車燃料電池電動(dòng)車燃料電池電站燃料電池電站燃料電池艦艇與飛機(jī)燃料電池艦艇與飛機(jī)AFCPAFCPEMFCMCFCSOFCv總部坐落于美國(guó)康涅狄格州丹伯利里市的總部坐落于美國(guó)康涅狄格州丹伯利里市的Fuel Cell Energy公司自公司自20世紀(jì)世紀(jì)70年代以來一直在開發(fā)年代以來一直在開發(fā)熔融碳熔融碳酸鹽燃料電池酸鹽燃料電池電池技術(shù)。目前有電池技術(shù)。目前有250 kw、1MW、2M