質(zhì)子交換膜燃料電池

質(zhì)子交換膜燃料電池Contents

1.背景

2.基本原理

3.面臨的困難

4.展望尾氣污染噪音污染資源匱乏背景背景1960年代中期，美國(guó)奇異公司的WillardThomasGrubb和LeeNiedrach，參與了美國(guó)海軍船務(wù)署與美國(guó)陸軍通訊兵團(tuán)的一項(xiàng)專案，要求發(fā)展一種小型燃料電池，便發(fā)明了以質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)的燃料電池。無(wú)污染無(wú)噪音能量轉(zhuǎn)換效率高

基本原理質(zhì)子交換膜由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫離子（即質(zhì)子）可直接穿過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子只能通過(guò)外電路才能到達(dá)陰極。當(dāng)電子通過(guò)外電路流向陰極時(shí)就產(chǎn)生了直流電。

基本原理氫流入燃料電池到達(dá)陽(yáng)極，裂解成氫離子（質(zhì)子）和電子。氫離子通過(guò)電解質(zhì)滲透到陰極，而電子通過(guò)外部網(wǎng)路流動(dòng)，提供電力。以空氣形式存在的氧供應(yīng)到陰極，與電子和氫離子結(jié)合形成水。

陽(yáng)極：2H2→4H++4e-陰極：O2+4H++4e-→2H2O整體：2H2+O2→2H2O+能量質(zhì)子交換膜燃料電池的特點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化效率高零排放節(jié)約資源維護(hù)方便通過(guò)氫氧化合作用，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不通過(guò)熱機(jī)過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制。其唯一的排放物是純凈水（及水蒸氣），沒(méi)有污染物排放，是環(huán)保型能源。氫氣來(lái)源極其廣泛，是一種可再生的能源資源，取之不盡，用之不絕。內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，電池模塊呈現(xiàn)自然的“積木化”結(jié)構(gòu)，使得電池組的組裝和維護(hù)都非常方便面臨的困難目前,限制PEMFC推廣應(yīng)用的關(guān)鍵,一是在于制造成本,二是在于儲(chǔ)氫困難。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(guò)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。一些利用醇做氫源的電池中含有的C經(jīng)過(guò)反應(yīng)可能會(huì)生成CO,使鉑催化劑中毒,大大減弱鉑的催化效果。對(duì)溫度和含水量要求高，最佳工作溫度為70～90℃，超過(guò)此溫度會(huì)使其含水量急劇降低，導(dǎo)電性迅速下降，阻礙了通過(guò)適當(dāng)提高工作溫度來(lái)提高電極反應(yīng)速度和克服催化劑中毒的難題。應(yīng)用便攜電源交通動(dòng)力分