堿性燃料電池簡介課件

堿性燃料電池原理與應(yīng)用展望堿性燃料電池1簡介堿性燃料電池（AFC）是以堿性溶液為電解質(zhì)，將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。是最早獲得應(yīng)用的燃料電池，由于其電解質(zhì)必須是堿性溶液，因此而得名堿性燃料電池。在1973年成功地應(yīng)用于Apollo登月飛船的主電源，使人們看到了燃料電池的誘人前景。但近年來汽車等行業(yè)普遍使用的卻是離子交換膜燃料電池（PEMFC）等.對此,進(jìn)行分析、研究與展望。簡介堿性燃料電池（AFC）是以堿性溶液為電解質(zhì)，將存在于燃料2AFC結(jié)構(gòu)示意圖AFC結(jié)構(gòu)示意圖31.1原理、材料在AFC中，濃KOH溶液既當(dāng)作電解液，又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽極傳遞OH-的作用，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，以其成本低，易溶解，腐蝕性低，而成為首選電解質(zhì)。導(dǎo)電離子為OH-，燃料為氫AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過渡金屬鎳、鈷、錳等。

1.1原理、材料在AFC中，濃KOH溶液既當(dāng)作電解液，又作4原理反應(yīng)式及電位計算其反應(yīng)原理如下：

陽極反應(yīng)：H2+2OH-→2H2O+2e-

標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.828V

陰極反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e-→2OH-

標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.401V

總反應(yīng)：

1/2O2+H2→H2O

理論電動勢為0.401-（-0.828）=-1.229V原理反應(yīng)式及電位計算其反應(yīng)原理如下：

陽極反應(yīng)：H2+2OH5AFC實物圖上世紀(jì)六十年代用于航天器的AFCAFC實物圖上世紀(jì)六十年代用于航天器的AFC6優(yōu)點a.從耐電解液性方面來看，不必使用價格昂貴的鉑系催化劑。氫電極可采用鎳系催化劑，氧電極可采用銀系催化劑。b.工作溫度在100℃以下，啟動快，且電池的構(gòu)成材料的選擇范圍廣,造價低。c.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%）。優(yōu)點a.從耐電解液性方面來看，不必使用價格昂貴的鉑系催化劑。7缺點a.由于空氣中含有CO2,一旦電解液與含有CO2的氣體接觸，電解液中就會生成碳酸根離子，如含量超過30%，輸出功率便會急劇下降。因此必須配置CO2除去裝置，這樣勢必要提高造價。b.為保持一定的電解液濃度，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，因而使系統(tǒng)復(fù)雜化，成本增高。c.由于低溫工作，所以廢熱利用困難。另外，冷卻裝置也比高溫工作的燃料電池溫差小，因此體積變大。缺點a.由于空氣中含有CO2,一旦電解液與含有CO2的氣體接81.4改進(jìn)措施電化學(xué)法除去CO2CO2可通過電化學(xué)方法消除。在碳酸鹽形成后，將AFC在短時間內(nèi)運行在高電流條件下，可大大降低陽極附近的OH一濃度，碳酸鹽的濃度相對增大，形成H2C03，并分解，釋放出CO2，達(dá)到消除的目的。這種方法簡單易行，無須增加任何輔助設(shè)備。使用循環(huán)電解液M．Cifrain等提出循環(huán)電解液的方法。通過更新電解液，將電解液中生成的碳酸鹽去除，并不斷添加作為載流子的OH一，減弱了碳酸鹽析出對電極的機(jī)械破壞，保證了充足的載流子的數(shù)量，還有利于水和熱的管理，使AFC可高效、長時間工作。此方法的缺陷是增加了AFC的復(fù)雜性。1.4改進(jìn)措施電化學(xué)法除去CO291.5應(yīng)用領(lǐng)域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)過幾十年的應(yīng)用，被證明是安全可靠的太空電源低溫堿性燃料電池是今后開發(fā)的重點，其應(yīng)用目標(biāo)是便攜式電源和交通工具用動力電源。1.5應(yīng)用領(lǐng)域堿性燃料電池分為中溫（工作溫度約為523K）和10結(jié)論AFC具有效率高、啟動快、價格低廉的優(yōu)點，仍然具有一定的發(fā)展?jié)摿?。尤其是近年來AFC的CO2毒化問題已基本解決，且氨的使用也為AFC的應(yīng)用展開了一片較好的前景。AFC和PEMFC各有所長，今后在重點發(fā)展PEMFC的同時，也應(yīng)對AFC進(jìn)行更深入的研究，進(jìn)一步挖掘AFC的潛力。結(jié)論AFC具有效率高、啟動快、價格低廉的優(yōu)點，仍然具有一定的11參考文獻(xiàn)[1]張姝.畢劍.賴欣.高道江AFC電催化劑的研究進(jìn)展

[期刊論文]-電池2006(06)[2]韓家軍.李寧.張?zhí)煸?魏琦峰AFC催化劑中毒原因及預(yù)防辦法的研究現(xiàn)狀

[期刊論文]-電