燃料電池的分類及發(fā)展教育PPT宣講課件

1、冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池的分類及發(fā)展CLICK HERE TO ADD WORDS CLICK HERE TO ADD WORDS CLICK HERE TO ADD WORDS CLICK HERE TO ADD演講人：XXX冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！

2、冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。CONTENT燃料電池的基本原理1 1燃料電池的分類2 2燃料電池汽車的問題3 3冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。1燃料電池的基本原理燃料電池的組成燃料電池的工作原理冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片

3、雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池的基本原理 u燃料電池的特點燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高，不受卡諾效率限制。 清潔、環(huán)保。燃料電池不需要鍋爐、汽輪機等大型設(shè)備、沒有SO x、NO x氣體和固體粉塵的排放。 可靠性和操作性良好，噪聲低。 所用燃料廣泛，占地面積小，建廠具有很大靈活性。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了

4、歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池的組成和工作原理 n 燃料電池的基本組成：陽極、陰極、電解質(zhì)和外電路。燃料電池中的電解質(zhì)有不同的種類。 圖103 燃料電池的基本單元 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池的工作原理（以氫

5、氧磷酸型電池為例）（1）氫氣在陽極催化劑的作用下，發(fā)生下列陽極反應(yīng)：（2）氫離子穿過電解質(zhì)到達(dá)陰極。電子則通過外電路及負(fù)載也達(dá)到陰極。在陰極催化劑的作用下，生成水反應(yīng)式為：（3）綜合起來，氫氧燃料電池中總的電池反應(yīng)為：伴隨著電池反應(yīng)，電池向外輸出電能。只要保持氫氣和氧氣的供給，該燃料電池就會連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能。eHH222OHOeH222122OHOH22222冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個

6、校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池中的催化作用 n燃料電池中的電催化作用是用來加速燃料電池化學(xué)反應(yīng)中電荷轉(zhuǎn)移的一種作用，一般發(fā)生在電極與電解質(zhì)的分界面上。 n催化劑是一類可產(chǎn)生電催化作用的物質(zhì)。電催化劑可以分別用于催化陽極和陰極反應(yīng)。這種分離的催化特征，使得人們可以更好地優(yōu)選不同的催化劑。 *評價催化劑的主要技術(shù)指標(biāo)為穩(wěn)定性、電催化活性、電導(dǎo)率和經(jīng)濟(jì)性。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整

7、個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2燃料電池的分類按燃料電池的運行機理分。按燃料電池的運行機理分。按電解質(zhì)的種類不同，有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)按電解質(zhì)的種類不同，有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)按燃料類型分。按燃料類型分。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。燃料電池的分類 一、燃料電池的分類 1、按燃料電池的運行機理分。 分為酸性燃料電池和堿性燃

8、料電池 2. 按電解質(zhì)的種類不同，有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì) 2.1堿性燃料電池（AFC）、 2.2質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC） 2.3磷酸燃料電池（PAFC）、 2.4熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、 2.5固體氧化物燃料電池（SOFC）、 3. 按燃料類型分。 3.1氫燃料電池 3.2甲烷燃料電池 3.3甲醇燃料電池 3.4乙醇燃料電池 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿

9、了歡樂！冬天的校園是歡快的。 燃料電池可依據(jù)其工作溫度、所用燃料的種類和電解質(zhì)類型進(jìn)行分類。按照工作溫度，燃料電池可分為高、中、低溫型三類。按燃料來源，燃料電池可分為直接式燃料電池(如直接甲醇燃料電池)，間接式燃料電池(如甲醇通過重整器產(chǎn)生氫氣，然后以氫氣為燃料電池的燃料)和再生類型進(jìn)行分類。依據(jù)電解質(zhì)的不同，可將燃料電池分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）及質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天

10、的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.1堿性燃料電池（AFC）2.1.1 堿性染料電池簡介 堿性燃料電池是該技術(shù)發(fā)展最快的一種電池，主要為空間任務(wù)，包括航天飛機提供動力和飲用水。 負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 堿性燃

11、料電池的工作溫度大約80。因此，它們的啟動也很快，但其電力密度卻比質(zhì)子交換膜燃料電池的密度低十來倍，在汽車中使用顯得相當(dāng)笨拙。不過，它們是燃料電池中生產(chǎn)成本最低的一種電池，因此可用于小型的固定發(fā)電裝置。 如同質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，堿性燃料電池對能污染催化劑的一氧化碳和其它雜質(zhì)也非常銘感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因為一氧化碳能與氫氧化鉀電解質(zhì)反應(yīng)生成碳酸鉀，降低電池的性能。eOHOHH444222OHeOHO44222 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.

12、一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。圖108 堿性燃料電池的結(jié)構(gòu)（自由電解質(zhì)型） 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。212 AFC的優(yōu)點是： 效率高，因為氧在堿性介質(zhì)中的還原反應(yīng)比其他酸性介質(zhì)高； 因為是堿性介質(zhì)，可以用非鉑催化劑； 因工作溫度低，堿性介質(zhì)，所以可以采用鎳板做雙極板。21.3 A

13、FC的缺點是： 因為電解質(zhì)為堿性，易與CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀，嚴(yán)重影響電池性能，所以必須除去CO2，這給其在常規(guī)環(huán)境中應(yīng)用帶來很大的困難。 電池的水平衡問題很復(fù)雜，影響電池的穩(wěn)定性。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 2.1.4、堿性染料電池的發(fā)展現(xiàn)狀 堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，堿性燃料電池）是最早開發(fā)并獲得成功的燃料

14、電池，早在20世紀(jì)60年代就被用于宇宙飛船和登月飛行。堿性燃料電池采用KOH等堿性溶液為電解質(zhì)，用H2或NH3、N2H2裂解的H2為燃料，空氣或O2為氧化劑，使用貴金屬（如Pt、Ag等）和過渡金屬（如Ni等）或者由它們組成的合金等作為催化劑。堿性燃料電池具有穩(wěn)定、耐久等優(yōu)點，具有較高的電效率（60%90%），迄今為止，它仍是最適合于太空使用的燃料電池。 堿性燃料電池分為中溫（工作溫度約為523K）和低溫（工作溫度低于373K）兩種。中溫堿性燃料電池被用于航天飛行和太空項目上的電源，經(jīng)過幾十年的使用，被證明為安全可靠的太空電源；低溫堿性燃料電池是今后開發(fā)重點，其應(yīng)用目標(biāo)是便攜式電源和交通工具用動

15、力電源。 堿性燃料電池與其他燃料電池相比，堿性燃料電池系統(tǒng)具有較高的電效率（60%90%），可以在室溫下快速啟動，并迅速達(dá)到額定負(fù)荷，而且電池的本體材料選擇廣泛，電池造價較低。因此，堿性燃料電池作為高效且價格低廉的成熟技術(shù)，若應(yīng)用于便攜式電源和交通工具用動力電源，具有一定的發(fā)展和應(yīng)用前景。 堿性燃料在實際使用中，往往采用空氣作為氧化劑，空氣中的CO2會毒害堿性電解質(zhì)生成碳酸根離子，對電池的效率和使用壽命造成影響，使得堿性燃料電池系統(tǒng)需要復(fù)雜的CO2脫除裝置，而且只能用純H2為燃料；此外，堿性燃料電池的催化劑一般采用貴金屬Pt才能獲取電池的高性能，且需要一個控制體系保持電解質(zhì)濃度的恒定。這些造成

16、堿性燃料電池系統(tǒng)的復(fù)雜化，成本增高，導(dǎo)致其不適于民用、與其他燃料電池相比競爭力降低。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 20世紀(jì)90年代以來，眾多汽車生產(chǎn)商都在研究使用低溫燃料電池作為汽車動力的可行性。由于低溫堿性燃料電池存在易受CO2毒化等缺陷，使其在汽車上的應(yīng)用受到限制，因此，除少數(shù)機構(gòu)還在研究堿性燃料電池外，大多數(shù)汽車廠商和研究機構(gòu)都在質(zhì)子交換膜燃料電池

17、（PEMFC）和直接甲醇燃料電池（DMFC）上尋求突破。然而PEMFC和DMFC都以貴金屬Pt為主催化劑，一旦PEMFC和DMFC達(dá)到真正的批量生產(chǎn)階段，將被迫面臨Pt的匱乏。堿性燃料電池可以不采用貴金屬作催化劑，如果采用CO2過濾器或堿液循環(huán)等手段去除CO2，克服其致命弱點后，用于汽車的堿性燃料電池將具有現(xiàn)實意義。因此，堿性燃料電池領(lǐng)域近年的研究重點是CO2毒化解決方法和替代貴金屬的催化劑。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。

18、我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 2.2質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC） 2.21質(zhì)子交換膜燃料電池簡介 質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell，英文簡稱PEMFC)是一種燃料電池，在原理上相當(dāng)于水電解的“逆”裝置。其單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)。工作時相當(dāng)于一直流電源，其陽極即電源負(fù)極，陰極為電源正極。 兩電極的反應(yīng)分別為： 陽極(負(fù)極)：2H2-4e=4H+ 陰極(正極)：O2+4e+4H

19、+=2H2O 注意所有的電子e都省略了負(fù)號上標(biāo)。由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫質(zhì)子可直接穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子只能通過外電路才能到達(dá)陰極。當(dāng)電子通過外電路流向陰極時就產(chǎn)生了直流電。以陽極為參考時，陰極電位為1.23V。也即每一單電池的發(fā)電電壓理論上限為1.23V。接有負(fù)載時輸出電壓取決于輸出電流密度，通常在0.51V 之間。將多個單電池層疊組合就能構(gòu)成輸出電壓滿足實際負(fù)載需要的燃料電池堆(簡稱電堆)。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽

20、光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。PEMFC的電極常被稱為膜電極組件，它是指質(zhì)子交換膜和其兩側(cè)各一片多孔氣體擴(kuò)散電極（涂有催化劑的多孔碳布）組成的陰、陽極和電解質(zhì)的復(fù)合體。 圖1019 膜電極結(jié)構(gòu)示意圖 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。

21、我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。電堆由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。將雙極板與膜電極三合一組件(MEA)交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，如附圖所示。疊合壓緊時應(yīng)確保氣體主通道對正以便氫氣和氧氣能順利通達(dá)每一單電池。電堆工作時，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反

22、應(yīng)。 電堆的核心是MEA組件和雙極板。MEA是將兩張噴涂有Nafion溶液及Pt催化劑的碳纖維紙電極分別置于經(jīng)預(yù)處理的質(zhì)子交換膜兩側(cè)，使催化劑靠近質(zhì)子交換膜，在一定溫度和壓力下模壓制成。雙極板常用石墨板材料制作，具有高密度、高強度，無穿孔性漏氣，在高壓強下無變形，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良，與電極相容性好等特點。常用石墨雙極板厚度約23.7mm，經(jīng)銑床加工成具有一定形狀的導(dǎo)流流體槽及流體通道，其流道設(shè)計和加工工藝與電池性能密切相關(guān)。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.

23、一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池優(yōu)點 質(zhì)子交換膜燃料電池具有如下優(yōu)點： 其發(fā)電過程不涉及氫氧燃燒，因而不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)換率高； 發(fā)電時不產(chǎn)生污染，發(fā)電單元模塊化，可靠性高，組裝和維修都很方便，工作時也沒有噪音。所以，質(zhì)子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環(huán)保電源。 質(zhì)子交換膜燃料電池工作溫度低、啟動快、比功率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等 被公認(rèn)為電動汽車、固定發(fā)電站等的首選能源。在燃料電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，使得質(zhì)子經(jīng)過膜從陽極到達(dá)陰極，與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成

24、回路，向外界提供電流，因此質(zhì)子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 質(zhì)子交換類膜存在下述缺點：(1)制作困難、成本高，全氟物質(zhì)的合成和磺化都非常困難，而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解，使得成膜困難，導(dǎo)致成本較高；(2)對溫度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳

25、工作溫度為7090，超過此溫度會使其含水量急劇降低，導(dǎo)電性迅速下降，阻礙了通過適當(dāng)提高工作溫度來提高電極反應(yīng)速度和克服催化劑中毒的難題；(3)某些碳?xì)浠衔?，如甲醇等，滲透率較高，不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質(zhì)子交換膜。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人

26、，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用 質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電作為新一代發(fā)電技術(shù)，其廣闊的應(yīng)用前景可與計算機技術(shù)相媲美。經(jīng)過多年的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)，質(zhì)子交換膜燃料電池用作汽車動力的研究已取得實質(zhì)性進(jìn)展，微型質(zhì)子交換膜燃料電池便攜電源和小型質(zhì)子交換膜燃料電池移動電源已達(dá)到產(chǎn)品化程度，中、大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的研究也取得了一定成果。 采用質(zhì)子交換膜燃料電池氫能發(fā)電將大大提高重要裝備及建筑電氣系統(tǒng)的供電可靠性，使重要建筑物以

27、市電和備用集中柴油電站供電的方式向市電與中、小型質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等分散電源聯(lián)網(wǎng)備用供電的靈活發(fā)供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，極大地提高建筑物的智能化程度、節(jié)能水平和環(huán)保效益。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.3 磷酸燃料電池（PAFC）2.3.1 磷酸燃料電池工作原理 磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell, P

28、AFC）是以濃磷酸為電解質(zhì)，以貴金屬催化的氣體擴(kuò)散電極為正、負(fù)電極的中溫型燃料電池?？梢栽?50220工作。具有電解質(zhì)穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽極催化劑不易被CO毒化等優(yōu)點，是一種接近商品化的民用燃料電池。 燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。 陽極反應(yīng)：H2+2e- 2H+ 陰極反應(yīng)：1/2O2+2H+ H2O+2e- 總反應(yīng)： 1/2O2 +H2

29、H2O 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 電池本體(即單個電池)的輸出電壓在無負(fù)荷的狀態(tài)下，為1V程度。提高電流密度，通常設(shè)計以0.60.7V/單個電池為額定值。無負(fù)荷狀態(tài)與實際電壓的差作為熱能而放出。并且，電池本體的發(fā)電效率不決定于電池面積，所以，燃料電池本質(zhì)上即使是下容量的，也是高效率的。實際使用上是按輸出的需要，把數(shù)十個以至數(shù)百個電池本體串聯(lián)而積成為電

30、池組合體(stack)的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 2.3.2磷酸燃料電池特點 2.3.2.1磷酸燃料電池特點 排氣清潔 燃料并不燃燒，就發(fā)電，所以幾乎完全沒有NOX,SOX。污染大氣物質(zhì)參照圖:冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上

31、、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 .發(fā)電效率高 從來的內(nèi)燃機發(fā)電裝置時燃燒燃料驅(qū)動渦輪等機械能使發(fā)電機轉(zhuǎn)換出電能的，能量損耗大。但是，燃料電池發(fā)電上是把燃料的化學(xué)能直接變換成電能的，所以能量變換損失少。結(jié)果發(fā)電效率遠(yuǎn)高于從來的發(fā)電冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 .低噪音，低

32、振動 不伴有旋轉(zhuǎn)機械的發(fā)電方式，所以是在低噪音、低振動下運轉(zhuǎn)。噪音的比較如圖所示：冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.3.3磷酸燃料電池應(yīng)用 PAFC作為一種中低溫型（工作溫度180-210）燃料電池，不但具有發(fā)電效率高、清潔、適應(yīng)多樣燃料、無噪音、運轉(zhuǎn)費低、設(shè)置場所限制少、大氣壓運轉(zhuǎn)容易操作、安全性優(yōu)良、部分負(fù)荷特性好等特點，而且還可以熱水形式回收大部分熱

33、量。 PAFC用于發(fā)電廠包括兩種情形：分散型發(fā)電廠，容量在10-20MW之間，安裝在配電站；中心電站型發(fā)電廠，容量在100MW以上，可以作為中等規(guī)模熱電廠。PAFC電廠比起一般電廠具有如下優(yōu)點：即使在發(fā)電負(fù)荷比較低時，依然保持高的發(fā)電效率；由于采用模塊結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝簡單，省時，并且電廠擴(kuò)容容易。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 2.4熔融碳酸燃料電池（MCF

34、C） 工作溫度可達(dá)650。這種電池的效率很高，但材料需求的要求也高。 溶化的碳酸鹽燃料電池與上述討論的燃料電池差異較大，這種電池不是使用溶化的鋰鉀碳酸鹽就是使用鋰鈉碳酸鹽作為電解質(zhì)。當(dāng)溫度加熱到650時，這種鹽就會溶化，產(chǎn)生碳酸根離子，從陰極流向陽極，與氫結(jié)合生成水，二氧化碳和電子。電子然后通過外部回路返回到陰極，在這過程中發(fā)電。 陽極反應(yīng)：CO32- + H2 H2O + CO2 + 2e-陰極反應(yīng)：CO2 + 1/2 O2 + 2e- CO32-冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪

35、紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 這種電池工作的高溫能在內(nèi)部重整諸如天然氣和石油的碳?xì)浠衔铮谌剂想姵亟Y(jié)構(gòu)內(nèi)生成氫。在這樣高的溫度下，盡管硫仍然是一個問題，而一氧化碳污染卻不是問題了，且白金催化劑可用廉價的一類鎳金屬代替，其產(chǎn)生的多余熱量還可被聯(lián)合熱電廠利用。這種燃料電池的效率最高可達(dá)60%。如果其浪費的熱量能夠加以利用，其潛在的效率可高達(dá)80%。 不過，高溫也會帶來一些問題。這種電池需要較長的時間方能達(dá)到工作溫度，因此不能用于交通運輸，其電解質(zhì)的溫度和腐蝕特性表明它們用于家庭發(fā)電不太安全。但是，其

36、較高的發(fā)電效率對于大規(guī)模的工業(yè)加工和發(fā)電氣輪機則具有較大的吸引力。目前的示范電池可產(chǎn)生高達(dá)2 MW的電力，50-100 MW容量的電力設(shè)計業(yè)已提到議事日程。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 2.5固體氧燃料電池（SOFC） 2.5.1固體氧化物燃料電池簡介 固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，簡稱SOFC)屬于第三代燃料電池，是一

37、種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。被普遍認(rèn)為是在未來會與質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)一樣得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池。采用的是固態(tài)電解質(zhì)（鉆石氧化物），性能很好。他們需要采用相應(yīng)的材料和過程處理技術(shù)，因為電池的工作溫度約為1000。固態(tài)氧化物燃料電池工作溫度比溶化的碳酸鹽燃料電池的溫度還要高，它們使用諸如用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯等固態(tài)陶瓷電解質(zhì)，而不用使用液體電解質(zhì)。其工作溫度位于800-1000之間。 在這種燃料電池中，當(dāng)氧離子從陰極移動到陽極氧化燃料氣體（主要是氫和一氧化碳的混合物）使便產(chǎn)生能量。陽極生成的電子通過外部電路移動返

38、回到陰極上，減少進(jìn)入的氧，從而完成循環(huán)。 陽極反應(yīng)：H2 + O2- H2O + 2e-CO + O2- CO2 + 2e-陰極反應(yīng): O2 + 4 e- 2 O2- 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。對于溶化的碳酸鹽燃料電池而言，高溫意即這種電池能抵御一氧化碳的污染，正如上式顯示的那樣，一氧化碳會隨時氧化成二氧化碳。這便省卻了外部重整從燃料中提取氫，而且這種

39、電池還可以再直接使用石油或天然氣。固態(tài)氧化物燃料電池對目前所有燃料電池都有的硫污染具有最大的耐受性。由于它們使用固態(tài)的電解質(zhì)，這種電池比溶化的碳酸鹽燃料電池更穩(wěn)定，然而它們用來承受所產(chǎn)生的高溫的建造材料卻要昂貴得多。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.5.3特點 SOFC與第一代燃料電池(磷酸型燃料電池，簡稱PAFC)、第二代燃料電池(熔融碳酸鹽燃料電池，簡

40、稱MCFC)相比它有如下優(yōu)點： 較高的電流密度和功率密度； 陽、陰極極化可忽略，彼化損失集中在電解質(zhì)內(nèi)阻降； 可直接使用氫氣、烴類(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用貴金屬作催化劑； 避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問題； 能提供高質(zhì)余熱，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率高，能量利用率高達(dá)80左右，是一種清潔高效的能源系統(tǒng)； 廣泛采用陶瓷材料作電解質(zhì)、陰極和陽極，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)； 陶瓷電解質(zhì)要求中、高溫運行(6001000)，加快了電池的反應(yīng)進(jìn)行，還可以實現(xiàn)多種碳?xì)淙剂蠚怏w的內(nèi)部還原，簡化了設(shè)備。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、

41、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。2.5.4固體氧化物燃料電池的發(fā)展及應(yīng)用 固體氧化物燃料電池的開發(fā)始于20世紀(jì)40年代，但是在80年代以后其研究才得到蓬勃發(fā)展。 早期開發(fā)出來的SOFC的工作溫度較高，一般在8001000。目前科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)成功中溫固體氧化物燃料電池，其工作溫度一般在800左右。一些國家的科學(xué)家也正在努力開發(fā)低溫SOFC，其工作溫度更可以降低至650700。工作溫度的進(jìn)一步降低，使得SOFC的實際應(yīng)用成為可能。 固態(tài)氧化

42、物燃料電池的效率約為60%左右，可供工業(yè)界用來發(fā)電和取暖，同時也具有為車輛提供備用動力的潛力。 固體氧化物燃料電池的開發(fā)研究以及商業(yè)化，是解決目前世界能源短缺和環(huán)境污染的重要手段，受到了世界主要國家的普遍重視，包括美國、歐洲、日本、澳大利來、韓國等。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。3.1. 氫燃料電池3.1.1 氫燃料電池工作原理 氫燃料電池是使用氫這種化

43、學(xué)元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陽極。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 3.1.2 氫燃料電池的應(yīng)用 在汽車上的應(yīng)用 a.氫燃料電池車的工作原理是： 將氫氣送到燃料電池的陽極板(負(fù)極)，經(jīng)過催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失

44、去電子的氫離子(質(zhì)子)穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板(正極)，而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的，這個電子，只能經(jīng)外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時把水(蒸氣)帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經(jīng)傳動系統(tǒng)、驅(qū)動橋等帶動車輪轉(zhuǎn)動，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60-80%，為內(nèi)燃機的23倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是水，它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二

45、氧化碳，也沒有硫和微粒排出。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 b.氫燃料電池汽車的優(yōu)勢分析 氫作為汽車代用燃料具有良好的行進(jìn)加速性、燃料適應(yīng)性、低溫起動性好、超低排放、全工況高效率等優(yōu)點。 我國氫的來源極為豐富，技術(shù)水平也有了一定的基礎(chǔ)，水電解制氫、生物質(zhì)氣化制氫等制氫方法已形成規(guī)模。其中低價電電解水制氫方法在今后仍將是氫能規(guī)模制備的主要方法。另外，用氫代

46、替煤和石油，不需對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造，現(xiàn)在的內(nèi)燃機稍加改裝即可使用，這可以降低氫能應(yīng)用成本。 氫燃燒的產(chǎn)物是水，不會污染環(huán)境，真正實現(xiàn)了零污染的目標(biāo)。 廢氣組成 燃油汽車 氫燃料電池汽車 CO 17.0g/km 0HC 2.7g/km 0NOx 0.74g/km 微量CO2 320g/km 0冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 c.氫燃料電池在汽車應(yīng)用

47、上的劣勢分析 （1）生產(chǎn)成本高：目前，氫的來源一般是天然氣和沼氣。此外，可以通過電解水將氫和氧分離而提取氫。而電能則可以通過煤或核反應(yīng)堆發(fā)電來產(chǎn)生。由于氫的提取需要消耗其他能源，因此，如果使用煤、天然氣、沼氣等碳?xì)淙剂蟻硖崛?，則會排出導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體。 （2）能量密度小且儲運不便：氫燃料儲存困難，有泄漏和氣化的問題，包括爆燃、回火、早燃等問題有待解決。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園

48、充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 在飛機上的應(yīng)用 a.應(yīng)用歷史 波音公司于2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。波音公司稱這在世界航空史上尚屬首次,預(yù)示航空工業(yè)未來更加環(huán)保。但波音承認(rèn)，這一技術(shù)不太可能為大型客機提供主要動力。 波音公司于2008年2月至3月3次在西班牙奧卡尼亞鎮(zhèn)進(jìn)行試飛氫燃料電池飛機。

49、小型飛機起飛及爬升過程使用傳統(tǒng)電池與氫燃料電池提供的混合電力。爬升至海拔1000米巡航高度后,飛機切斷傳統(tǒng)電池電源,只靠氫燃料電池提供動力。飛機在1000米高空飛行了約20分鐘,時速約100公里。這一技術(shù)對波音公司意義重大,也讓航空工業(yè)的未來“充滿綠色希望”。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 b.技術(shù)局限性 在燃料價格上漲、環(huán)境污染與全球變暖的情況下，對更

50、清潔、更安全、效率更高的交通工具的需求快速增長。 氫燃料電池可以為小型飛機提供飛行動力，但不太可能為大型客機提供主要動力。 這一技術(shù)可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術(shù)突破。波音公司說，將繼續(xù)開發(fā)氫燃料電池的潛力，以改善環(huán)境。 國際能源機構(gòu)說，推廣使用氫氣和氫燃料電池，可減少石油、天然氣、煤炭這三種可產(chǎn)生溫室氣體的能源消耗。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快

51、的。 3.2甲烷燃料電池 甲烷燃料電池原理 甲烷燃料電池是以甲烷和氧氣為原料的化學(xué)電源，該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣，將反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 負(fù)極：CH4+10OH-8e-CO32- +7H2O 正極：O2+4e-+2H2O4OH- 離子方程式為：CH4+2O2+2OH-CO32-+3H2O 總反應(yīng)方程式為：CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O 1.隨著電池不斷放電，電解質(zhì)溶液的堿性減小； 2.通常情況下，甲烷燃料電池的能量率大于甲烷燃燒的能量利用率。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪

52、球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 甲烷燃料電池的開發(fā)應(yīng)用 甲烷來源豐富,在陽極的反應(yīng)方式多種多樣,具有不同的特點,以甲烷為燃料的固體氧化物燃料電池適用于不同的場合,因此甲烷作燃料應(yīng)用于SOFC具有很大的發(fā)展前景。 甲烷作燃料仍舊存在許多難題:陽極積碳問題至今沒有很好解決; 內(nèi)部重整過程導(dǎo)致多種氣體共存于陽極,反應(yīng)紛繁復(fù)雜,反應(yīng)機理和動力學(xué)行為難以把握; 蒸汽重整過程是劇烈吸熱反應(yīng),而部分氧化過程是放熱反應(yīng)等等,因此進(jìn)一步開發(fā)新的陽極材料,使

53、其能夠有效控制陽極反應(yīng)過程,以實現(xiàn)熱效應(yīng)匹配和熱平衡,從而減少電池?zé)釕?yīng)力,并提高電池效率,減少陽極積碳產(chǎn)生,提高電池壽命,這些都是以甲烷為燃料SOFC亟待解決的問題。 冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 3.3甲醇燃料電池 3.3.1電池操作原理直接甲醇燃料電池使用液態(tài)的甲醇(methanol，CH3OH)作燃料。它的發(fā)電核心是所謂的膜電極組(MEA，Memb

54、rane Electrode Assembly)。MEA包括陽極、陰極與隔離陰陽兩極的高分子薄膜。方程式(1)(3)是在陰、陽兩個電極的電化學(xué)反應(yīng)。甲醇在陽極因電化學(xué)反應(yīng)，氧化產(chǎn)生氫離子與電子如(1)式。所產(chǎn)生的鋰離子透過具離子傳導(dǎo)功能的高分子薄膜，傳遞到陰極。所產(chǎn)生的電子流經(jīng)外部電路傳到陰極。在陰極，空氣中的氧氣便與傳遞到陰極的氫離子與電子反應(yīng)，還原成水如(2)式?？偡磻?yīng)便是甲醇與氧反應(yīng)生成水與二氧化碳如(3)式。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，

55、陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 3.3.2 電池的結(jié)構(gòu)與組成他的陽極或是陰極包括： (a)擴(kuò)散層(DL，DiffusionLayer)， (b)微孔層(MPL，Micro Porous Layer)， (c)觸媒層。 擴(kuò)散層主要的功能是讓反應(yīng)物(陽極的甲醇、陰極的氧氣)由擴(kuò)散層能夠均勻地擴(kuò)散到觸媒層，同時能將觸媒層的電流導(dǎo)出或?qū)搿Ｋ怯煽紫抖群艽?，?dǎo)電度高的碳紙所組成。為了防止水在碳紙里面累積，碳紙內(nèi)的碳纖維表層涂有疏水性很高的鐵弗龍(Teflon)。 微孔層的功能是防止擴(kuò)散層淹水，并將讓觸媒層的電流導(dǎo)出或?qū)?。它是由孔隙度小、?dǎo)

56、電度高的碳粉所組成。這碳粉層內(nèi)有含量很高的疏水性鐵弗龍。 觸媒層是由表面含有鉑金屬(Pt，platinum)的碳粉和具有質(zhì)子傳導(dǎo)功能的高分子(Nafion)所組成。鉑金屬的平均顆粒約在25nm，鉑金屬因奈米化而提高它的反應(yīng)表面積。高分子除了傳導(dǎo)質(zhì)子之外，它并作為黏結(jié)劑將觸媒固定在電極上。隔離陰、陽兩極的是質(zhì)子交換膜，這層交換膜目前是由Nafion所組成。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿

57、了歡樂！冬天的校園是歡快的。 3.3.3電池組與系統(tǒng)直接甲醇燃料電池的理論輸出電壓，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(25、1大氣壓下)是1.21V，目前實際能輸出的電壓約在0.30.4V。然而各種電子產(chǎn)品的電壓遠(yuǎn)大于單一電池的輸出電壓，如手機需3.5V，電腦需1020V。電池必須串聯(lián)成電池組(cellstack)才能達(dá)到電子產(chǎn)品所需的電壓。圖3是各種電池串聯(lián)增壓的方式。 (a)是單一電池； (b)是傳統(tǒng)疊堆式電池組，這種電池組合的優(yōu)點是電池內(nèi)阻(R)小，因電池內(nèi)阻所造成的電壓損失(內(nèi)阻電壓損失=電流I內(nèi)阻R)很小，適合大電流的電池； (c)是單電池配合增壓器(DCDConverter)，電壓增壓器可以將單電池的低

58、電壓倍增到所需要的電壓，若所需要增壓的幅度太大，它的能量轉(zhuǎn)換效率將因而減低； (d)平面式串連電池組，這種平面的組合適合許多外型扁平的電子產(chǎn)品，但是它的內(nèi)阻較疊堆式電池組要大很多，適合小電流的電池； (e)疊堆平面混合式電池組，擇中(b)與(d)的優(yōu)缺點。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 3.3.4應(yīng)用范圍 國際間正在研發(fā)或展示中的燃料電池有許多種，包括：直

59、接甲醇燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cel1)、堿性燃料電池(AFC，Alkaline Fuel Cell)、磷酸燃料電池(PAFC，Phosphoric AcidFuel Cel1)、熔融碳酸堿燃料電池(MCFC，MoltenCarbonate Fuel Cell)、固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)以及生化燃料電池(MFC，Microbial Fuel Gell)。圖5是各種燃料電池大致發(fā)展的功率范圍與電池操作的溫度范圍。生化燃料電池使用微生物或酵素作為電極，目前處于初期純研發(fā)階

60、段，尚未達(dá)電子產(chǎn)品所須的發(fā)電功率。目前較為接近商業(yè)化的燃料電池系統(tǒng)是直接甲醇燃料電池與質(zhì)子交換膜燃料電池。熔融碳酸堿燃料電池與固態(tài)氧化物燃料電池已有分散式發(fā)電機的示范展示。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。冬天，大雪紛飛，地上、房頂、樹枝.一片雪白，陽光下發(fā)出-耀眼的光芒。我們打雪仗、滾雪球、堆雪人，整個校園充滿了歡樂！冬天的校園是歡快的。 圖6是燃料電池各種可能應(yīng)用的范圍與所需的發(fā)電功率。直接甲醇燃料電池使用液態(tài)的甲醇，因此燃料的儲存、攜帶方便。但是它的輸出功率不高，因此主要是發(fā)展作為3C小