氫能和燃料電池

第8章氫能和燃料電池震驚世界的爆炸讀一下教材第8章的引例故事，相信你一定能感受到氫能的巨大威力……如果氫的能量只被用于改善人類的生存和生活條件，那么將是人類的一大福音。問題怎樣才能從各種化合物中制取氫氣？氫氣應(yīng)該如何保存？燃料電池是怎樣工作的？燃料電池有哪些類型？各種燃料電池的原理和特點？燃料電池可以在哪些場合應(yīng)用？2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍3本章綱要氫和氫能概述1氫的制取2氫的儲存3燃料電池概述42024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍4燃料電池的類型5燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域6本章作業(yè)氫和氫能概述8.12024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍52024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍6（1）氫和氫能簡介氫在元素周期表中排在首位，是已知最輕的元素。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氫氣為無色無味的氣體，密度是空氣的1/14.5。發(fā)現(xiàn)故事：氫的發(fā)現(xiàn)和命名（Hydrogen）（1）氫和氫能簡介氫是宇宙中最豐富的元素，在地球上的含量排第三。除了空氣中的少量氫氣，絕大部分氫元素都以化合物形態(tài)存在，主要存在水中。若把全球水中的氫都提煉出來，約有15億億噸，所產(chǎn)生的熱量是地球上化石燃料的9000倍。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍7(2)氫能及其利用方式氫能主要是指氫元素燃燒、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或核聚變時釋放的能量。利用氫能的方式很多，包括：直接作為燃料提供熱能或在熱力發(fā)動機(jī)中做功；制造燃料電池，在催化劑作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)電能；利用氫的熱核反應(yīng)釋放出核能；等等。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍8想一想：氫能是一次能源還是二次能源？(2)氫能及其利用方式氫燃料氫的含熱量很高，燃燒時釋放熱量>140MJ/kg。氫氣燃燒性能好，點燃快，燃點高，混入4%~74%的空氣時仍能穩(wěn)定燃燒。氫是最清潔的燃料，燃燒后只生成水和微量的氮化氫。氮化氫經(jīng)適當(dāng)處理后也不污染環(huán)境。將來，氫有可能取代石油，成為使用最廣泛的燃料之一。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍9(2)氫能及其利用方式氫的核聚變氫的核能利用，理論基礎(chǔ)是愛因斯坦的相對論。發(fā)生質(zhì)量虧損時釋放出的能量為E=mc2。1g的氫聚變?yōu)楹ぃ|(zhì)量損失0.711%，能釋放多少能量？氫的核聚變能量比鈾原子核裂變釋放的能量大若干倍。且核聚變過程中沒有放射性，對環(huán)境無污染。一旦受控的氫核聚變獲得成功，人類的能源與環(huán)境問題將得到根本的解決。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍1023噸標(biāo)準(zhǔn)煤(2)氫能及其利用方式氫燃料電池參見后面燃料電池的內(nèi)容。氫能可以輸送、儲存、大規(guī)模生產(chǎn)并且能再生利用，基本無污染，具有無可比擬的潛在開發(fā)價值。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍11（3）氫能的應(yīng)用歷史16世紀(jì)就有人在金屬與酸的反應(yīng)中得到過氫氣。1766年有論文詳細(xì)介紹了氫氣的制備方法和性質(zhì)。1938年，有人提出以氫為航空器燃料的設(shè)想。1950s，加拿大嘗試把氫作為普通內(nèi)燃機(jī)燃料，美國開始研究用液氫作為軍用飛機(jī)的飛行燃科。由于液氫的優(yōu)良燃燒特性和能量密度，廣泛的用于衛(wèi)星和航天器的火箭發(fā)動機(jī)中。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍122024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍13本章綱要（3）氫能的應(yīng)用歷史1960s以后，燃料電池發(fā)展起來，又給氫能的利用開辟了一個新的領(lǐng)域。以液氫為原料的燃料電池電動車，已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。氫能和平利用的終極夢想就是受控的氫核聚變。其原料可直接取自海水中的氘。科學(xué)家預(yù)測，氫能和電能將成為未來能源體系的兩大支柱。氫的制取8.22024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍14氫能氫能，通常指游離的分子氫H2所具有的能量。地球上的氫元素相當(dāng)豐富，但游離態(tài)的很稀少。氫通常以化合物形態(tài)存在于水、生物質(zhì)和礦物質(zhì)燃料中。從這些物質(zhì)中獲取氫，需要消耗大量的能量。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍15制取方法分類2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍16化石燃料制氫煤制氫天然氣制氫重油部分氧化制氫水分解制氫電解水制氫高溫水蒸氣分解制氫等離子體制氫生物制氫生物質(zhì)氣化制氫微生物制氫太陽能制氫直接制氫間接制氫制氫方法總結(jié)2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍17本章綱要（1）化石燃料制氫2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍18煤為原料制氫煤制氫的本質(zhì)是用碳置換水中的氫，生成H2和CO2。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是C+2H2O→CO2+2H2方法主要有兩種：一是煤的焦化，隔絕空氣以900~1000℃高溫制取焦碳，副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣（含55％～60％的氫氣）。二是煤的氣化，在高溫下與水蒸汽或氧氣(空氣)等發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氫氣含量與氣化方法有關(guān)。（1）化石燃料制氫天然氣制氫天然氣的主要成分甲烷含有氫元素，制氫方式主要有兩種。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫，其化學(xué)反應(yīng)為CH4+2H2O→4H2+CO2這種傳統(tǒng)制氫過程伴有大量的二氧化碳排放。甲烷(催化)高溫裂解制氫，制取H2的同時，還能得到碳，而不向大氣排放CO2。該法技術(shù)簡單，但是制造成本不低。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍19（1）化石燃料制氫重油部分氧化制氫重油部分氧化過程中碳?xì)浠衔锱cO2、水蒸氣反應(yīng)生成H2和CO2。要在一定的壓力下進(jìn)行，可能還需要采用催化劑。制得的氫主要來自水蒸氣。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍20目前，氫氣大多是以石油、天然氣和煤為主要原料制取的?；剂现圃鞖錃獾膫鹘y(tǒng)方法，會排放大量的溫室氣體，對環(huán)境不利。制氫方法分類（2）水分解制氫電解水制氫水的電解過程就是在導(dǎo)電的水溶液中通電，將水分解成H2

和O2。其反應(yīng)式為：水電解操作簡便，制得的氫氣純度高，但需消耗電能。常壓下電解制氫的能量效率一般在70%左右。為提高效率，通常在3.0~5.0MPa的壓力下進(jìn)行。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍21燃燒時釋放熱量>140MJ/kg理想狀態(tài)下，33kWh/kg（2）水分解制氫高溫水蒸氣分解制氫水直接分解需要2227℃以上的溫度，工程實現(xiàn)難度很大。為降低分解溫度，可采用多步驟熱化學(xué)反應(yīng)制造氫氣。其化學(xué)反應(yīng)通式為X為中間媒體，僅參與反應(yīng)，并不消耗，但是因其反應(yīng)呈氣態(tài)，很易和氧氣發(fā)生反應(yīng)而重新生成氧化物。因此，需將它們從產(chǎn)物中分離出來。整個過程僅僅消耗水和一定的熱量。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍22（2）水分解制氫等離子體制造氫氣過程用電場電弧能將水加熱到5000℃，分解成H-、H2、O2-、O2、OH-和水。要使等離子體中氫組分含量穩(wěn)定，就必須使氫不再和氧結(jié)合。該過程能耗很高，因而制氫成本很高。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍23我國的氫氣生產(chǎn)，除了用化石燃料以外，其余的主要都通過水電解法生產(chǎn)。不產(chǎn)生溫室氣體，但是生產(chǎn)成本較高。趣聞：神秘的海面大火制氫方法分類（3）生物制氫生物質(zhì)氣化制氫將生物質(zhì)原料壓制成型，在氣化爐（或裂解爐）中進(jìn)行反應(yīng)制得含氫的混合燃料氣。其中的碳?xì)浠衔镌倥c水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成H2

和CO2（參見天然氣制氫）。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍24（3）生物制氫微生物制氫在常溫常壓下利用微生物進(jìn)行酶催化反應(yīng)制得氫氣。用于制氫的微生物有兩大類：光合細(xì)菌或藻類，在光照作用下使有機(jī)酸分解出H2和CO2；厭氧菌，利用碳水化合物及蛋白質(zhì)等，發(fā)酵產(chǎn)生H2、CO2和有機(jī)酸。江河湖海中的某些藻類、細(xì)菌，有這種功能。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍25制氫方法分類（4）太陽能制氫未來規(guī)?；茪渥罹哂形η易罹攥F(xiàn)實意義的途徑。間接制氫太陽能間接制氫法主要是太陽能發(fā)電＋電解水制氫。直接制氫（兩種方法）熱分解法，用太陽能直接裂解水，得到氫和氧。須將水加熱至很高溫度，反應(yīng)才有實際應(yīng)用的可能，困難較大。光分解法，光量子可使水等含氫化合物分子中氫鍵斷裂，效率較低。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍26制氫方法分類氫的儲存8.32024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍272024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍28氫的儲存氫能的儲存很關(guān)鍵，是目前氫能開發(fā)的主要技術(shù)障礙。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氫的密度是空氣的1/14.5，氫氣很難高密度儲存。而且，氫還是易燃、易爆的高能燃料。在-252.7℃變?yōu)橐后w，密度70kg/m3（1）對儲氫系統(tǒng)的要求安全性最重要，不過在設(shè)計時都會充分考慮，并且在使用中多能夠滿足。單位質(zhì)量儲氫密度，即儲氫質(zhì)量與整個儲氫單元的質(zhì)量之比，是衡量氫氣儲運技術(shù)是否先進(jìn)的主要指標(biāo)。儲氫設(shè)備使用的方便性也是很重要的要求，例如充放氫氣的時間、使用的環(huán)境溫度等。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍29儲氫方式2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍30（2）氫氣的儲存可以像天然氣一樣用密封罐低壓儲存，不過因氫氣密度太低，只適合大規(guī)模儲存，應(yīng)用不多。一般將氫氣壓縮到15~40MPa高壓，裝入鋼瓶中儲存和運輸。新型復(fù)合高壓氫氣瓶（耐壓35MPa）儲氫密度可達(dá)2%。高壓儲氫動態(tài)響應(yīng)最好，能瞬間通斷，實際使用最廣泛。不過有安全隱患。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍31（3）液氫的儲存氫氣在-252.7℃低溫下可以變?yōu)橐后w。液體的氫可以儲存在絕熱的低溫容器中。液氫的單位體積含能量很高，比高壓氣態(tài)儲存高好幾倍。液氫的理論體積密度只有70kg/m3?？紤]容器和附件的體積，儲氫密度還遠(yuǎn)達(dá)不到這一數(shù)值。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍32（3）液氫的儲存液氫儲運的最大優(yōu)點是質(zhì)量儲氫密度高，目前可做到5%以上，存在的問題是蒸發(fā)損失與成本問題。大的液氫儲罐存在熱分層問題。因此，大的儲罐都備有緩慢的攪拌裝置以阻止熱分層。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍33（4）固體金屬氫化物儲存某些金屬具有捕捉氫的能力，在一定的溫度和壓力條件下，能大量“吸收”氫氣，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成金屬氫化物。需要用氫時，可將這些金屬氫化物加熱，使其分解，將儲存在其中的氫釋放出來。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍34LiMgTi（4）固體金屬氫化物儲存金屬氫化物的儲氫容量較大，相同溫度、壓力，體積儲氫密度是氫氣的1000倍。（質(zhì)量儲氫密度低）由于儲存容量大、儲運安全方便等優(yōu)點，金屬氫化物儲氫可能最有發(fā)展前景。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍35（5）研究中的儲氫新方法有機(jī)物儲氫主要是苯和甲苯，與氫反應(yīng)生成環(huán)己烷或甲基環(huán)己烷，在0.1MPa、室溫下呈液態(tài)，通過催化脫氫反應(yīng)又可產(chǎn)氫。此方式有儲氫量大、能量密度高、儲存設(shè)備簡單等特點，而且還能多次循環(huán)利用。不過這種儲氫方式加氫時放熱量大、脫氫時能耗高，在很大程度上限制了它的應(yīng)用。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍36（5）研究中的儲氫新方法地下壓縮儲氫是一種長期大量儲氫的主要方法。多孔、水飽和的巖石是理想的防止氫氣擴(kuò)散的介質(zhì)。但地下儲存的氫氣大約有50%左右會滯留在巖洞中，難于被釋放出來。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍37（5）研究中的儲氫新方法碳質(zhì)儲氫材料主要是高比表面積活性炭等。特殊加工后的高比表面積活性炭，在2-4MPa和超低溫下，質(zhì)量儲氫密度可達(dá)5%-7%。低溫條件限制了它的廣泛應(yīng)用。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍38本章綱要燃料電池概述8.42024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍392024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍40（1）燃料電池的發(fā)展歷史燃料電池的研究已有170多年的歷史。發(fā)現(xiàn)故事：格羅夫在實驗室里發(fā)現(xiàn)了燃料電池現(xiàn)象。1950s，燃料電池的研究得到了迅速發(fā)展。燃料電池的實際應(yīng)用開始于1960s的航天領(lǐng)域。1990s，在膜和催化劑方面所取得的突破性進(jìn)展，質(zhì)子交換膜燃料電池獲得了廣泛的研究和開發(fā)。（2）燃料電池的基本原理燃料電池是一種直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池由陽極、陰極和中間的電解質(zhì)及外接電路組成。工作時，一般向陽極供燃料(氫)，向陰極供氧化劑(氧)。不斷從外部供給燃料和氧化劑，燃料電池即可連續(xù)發(fā)電。最主要的燃料是氫。氧化劑是氧氣或空氣。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍41（2）燃料電池的基本原理為加速電化學(xué)反應(yīng)，燃料電池的電極上往往都有催化劑。催化劑一般做成多孔材料，以增大燃料、電解質(zhì)和電極之間的接觸截面。這種多孔電極稱為氣體擴(kuò)散電極。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍42（2）燃料電池的基本原理由一個陽極、一個陰極和相關(guān)的電解質(zhì)、燃料、空氣通路組成的最小電池單元稱為單體電池；多個單體電池重疊連接形成的整體，稱為電堆。實用的燃料電池均由電堆組成。燃料電池就像積木一樣，可以根據(jù)功率要求靈活組合，容量小到為手機(jī)供電、大到可與常規(guī)發(fā)電廠相提并論。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍43（3）燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)，除燃料電池本體(發(fā)電系統(tǒng))外，還有一些外圍裝置，用于燃料重整供應(yīng)、氧氣供應(yīng)、水管理、熱管理、逆變、控制、安全等。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍44（3）燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成這是大容量燃料電池可能具有的結(jié)構(gòu)。不同類型、容量和適用場合，有些部分可能被簡化甚至取消。例如微型燃料電池、手機(jī)和筆記本電腦的燃料電池。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍45（4）燃料電池發(fā)電的特點與干電池與蓄電池不同，燃料電池不是能量儲存裝置，而是能量轉(zhuǎn)化裝置。燃料電池具有很多獨特的優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換效率高。污染物排放少。能量轉(zhuǎn)換主裝置無運動部件，設(shè)備可靠，噪音極小。資源廣泛，建設(shè)靈活。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍46本章綱要燃料電池的類型8.52024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍47（1）燃料電池的分類2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍48最先研究成功的，多用于火箭、衛(wèi)星上，但其成本高，不宜大規(guī)模研究開發(fā)。目前已進(jìn)入實用化階段。目前研制的熱點。特別適合作為小型電源，目前已開始對其進(jìn)行基礎(chǔ)研究。（2）各種類型的燃料電池堿性燃料電池(AFC)磷酸型燃料電池(PAFC)融融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)固體氧化物型燃料電池(SOFC)質(zhì)子交換膜型燃料電池(PEMFC)直接甲醇型燃料電池(DMFC)2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍49本章綱要堿性燃料電池（AFC）以氫氧化鉀等堿性溶液為電解質(zhì)，以高純度氫氣為燃料，以純氧氣作為氧化劑，工作溫度為60~80℃。在所有的應(yīng)用領(lǐng)域中，AFC燃料電池都有競爭力。其低溫快速起動特性，在很多場合更具優(yōu)勢。但是由于需要純H2和O2作為燃料和氧化劑，氣化凈水和排水排熱系統(tǒng)龐大，限制了其應(yīng)用。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍50各種類型的燃料電池磷酸型燃料電池（PAFC）以磷酸水溶液為電解質(zhì)，以天然氣或甲醇等氣體的重整氣為燃料，以空氣為氧化劑，一般要用鉑金作催化劑。工作溫度200℃，發(fā)電效率30%多，用白金作催化劑，對燃料要求較高。對燃料氣和空氣中的CO2有耐受力，能適應(yīng)多種工作環(huán)境。世界之最：最大的燃料電池系統(tǒng)2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍51各種類型的燃料電池熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）以碳酸鹽為電解質(zhì)；以混有CO2的O2為氧化劑；可用重整氣(含H2和CO2)為燃料。電極采用鎳。工作溫度為600～700℃，不需要采用貴金屬作為催化劑。工作過程中放出的高溫余熱可回收，發(fā)電效率45%~60%?；谏鲜鰞?yōu)點，MCFC具有較好的應(yīng)用前景。不過，高溫條件下電解質(zhì)的腐蝕性較強(qiáng)，對電池材料有嚴(yán)格要求；而且廢熱回收裝置又大又重，MCFC只適用于大功率發(fā)電廠。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍52各種類型的燃料電池固體氧化物型燃料電池（SOFC）常采用ZrO2+Y2O3固體電解質(zhì)，以重整氣為燃料，以空氣為氧化劑。多孔電極。工作溫度最高，約1000℃，運行壓力0.3~1.0MPa。高溫下工作，不需要采用貴金屬作為催化劑；但采用復(fù)合廢熱回收裝置，體積大，質(zhì)量重，只適用于大功率發(fā)電廠。國際上正在研發(fā)400~800℃中低溫SOFC電解質(zhì)。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍53各種類型的燃料電池質(zhì)子交換膜型燃料電池（PEMFC）燃料一般為高純度的氫氣。采用以離子導(dǎo)電的固體高分子電解質(zhì)膜。最佳溫度為80℃。工作溫度低，需要采用貴金屬作為催化劑。發(fā)電效率約50%~70%。PEMFC最大優(yōu)越性體現(xiàn)在工作溫度低。起動快、功率密度高，而且只產(chǎn)生少量廢熱和液態(tài)水，不產(chǎn)生污染大氣的氮氧化物，是汽車動力的理想電源之選。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍54各種類型的燃料電池石墨烯燃料電池直接甲醇型型燃料電池（DMFC）是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種，氧化劑為純氧或空氣。燃料為甲醇(氣態(tài)或液態(tài))。DMFC的優(yōu)點：潛在高效率；設(shè)計簡單；內(nèi)部燃料直接轉(zhuǎn)換；加燃料方便；體積小，適用于汽車等移動式應(yīng)用。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍55各種類型的燃料電池燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域8.62024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍56燃料電池的特點2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍57燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)電站燃料電池電站效率高、噪聲小、污染少、占地面積小，可能是未來最主要的發(fā)電技術(shù)之一。交通工具的動力燃料電池不會或者極少排出污染物，可解決常規(guī)汽車的尾氣污染問題，而且還沒有機(jī)械噪音。只要燃料供應(yīng)充足，車輛行駛的里程是可以不受限制的。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍58燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域儀器和通訊設(shè)備電源手機(jī)、相機(jī)等電子產(chǎn)品的主要難題就是電源問題，壽命短，供電的維持時間也短。燃料電池可克服這一缺陷。軍事應(yīng)用型號多，噪音小，適合軍用。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍592024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍602024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍61本章綱要燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域這種重要的新型發(fā)電方式，可以大大提高燃料利用率、降低空氣污染及解決電力供應(yīng)、提高電網(wǎng)的安全性。作為繼火電、水電、核電之后的第四代發(fā)電方式，燃料電池將在能源領(lǐng)域里占據(jù)舉足輕重的地位。附錄石墨烯燃料電池“質(zhì)子傳導(dǎo)薄膜”是燃料電池技術(shù)的核心部分，現(xiàn)有的質(zhì)子薄膜上常存在燃料泄漏，降低了電池有效性，但質(zhì)子可以較為容易地“穿越”石墨烯等二維材料，而其他物質(zhì)則很難穿越，從而可以解決燃料滲透的問題，增加電池的有效性。汽車中的燃料電池使用氧和氫作為燃料。據(jù)《世界報》消息，西班牙Graphenano公司（一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司）同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘。這種石墨烯聚合材料電池的使用壽命較長，是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，鋰電池的兩倍。且因石墨烯的特性，此電池的重量僅為傳統(tǒng)電池的一半，使得裝載該電池的汽車更加輕量化，進(jìn)而提高汽車燃油效率。Graphenano公司相關(guān)負(fù)責(zé)人稱，此電池的成本將比鋰電池低77%，完全在消費者承受范圍之內(nèi)。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍62附錄燃料電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國20世紀(jì)60年代和70年代，美國首先將燃料電池用于航天，作為航天飛機(jī)的主要電源。此后，美國等西方各國將燃料電池的研究轉(zhuǎn)向民用發(fā)電和作為汽車、潛艇等的動力源。美國通用汽車公司在美國能源部的資助下，推出了以質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC，也稱為離子交換膜燃料電池或固體高聚合物電解質(zhì)燃料電池）和蓄電池并用提供動力的轎車。美國福特汽車公司現(xiàn)已研制出從汽油中提取氫的新型燃料電池，其燃料效率比內(nèi)燃機(jī)提高1倍，而產(chǎn)生的污染則只有內(nèi)燃機(jī)的5%。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍63附錄燃料電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀加拿大巴拉德(Ballard)汽車公司是PEMFC燃料電池技術(shù)領(lǐng)域中的世界先驅(qū)公司，自1983年以來，Ballard公司一直從事開發(fā)和制造燃料電池。1993年巴拉德公司推出了世界上第一輛運用燃料電池的電動公共汽車樣車，裝備105kW級PEMFC燃料電池組，能載客20人，對于一般城市公共汽車，采用碳吸附系統(tǒng)儲備氣態(tài)H2即可連續(xù)運行480km。目前，Ballard燃料電池的體積功率已達(dá)到1kW/L的目標(biāo)。2024/10/31浙江工業(yè)大學(xué)戚軍64附錄燃料電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀日本在日本燃料電池系統(tǒng)發(fā)展中豐