燃料电池材料?燃料电池概述?质子交换膜型燃料电池(PEMFC) 材料?熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 材料?固态氧燃料电池( SOFC )材料?燃料电池的前景与挑战 1 燃料电池概述燃料电池( fuel cell )是一个电池本体与燃料箱组合而成的动力装置。燃料电池具有高能效、低排放等特点,近年来受到了普遍重视,在很多领域展示了广阔的应用前景。上个世纪 60-70 年代期间, 美国“Gemini ”与“Apollo ”宇宙飞船均采用了燃料电池作为动力源,证明了其高效与可行性; 燃料的选择性非常高,包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气,甚至于现在运用最广泛的汽油,都可以做为燃料电池燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。以氢为燃料、环境空气为氧化剂的质子交换膜燃料电池(PEMFC) 系统近十年来在车上成功地进行了示范, 被认为是后石油时代人类解决交通运输用动力源的可选途径之一。再生质子交换膜燃料电池(RFC) 具有高的比能量,近年来也得到航空航天领域的广泛关注;直接甲醇燃料电池(DMFC) 在电子器件电源如笔记本电脑、手机方面等得到了演示,已经进入到了商业化的前夜;以固体氧化物燃料电池(SOFC) 为代表的高温燃料电池技术也取得了很大的进展。开云 开云体育平台但是,燃料电池技术还处于不断发展进程中,燃料电池的可靠性与寿命、成本与氢源是未来燃料电池商业化面临的主要技术挑战,这些也是燃料电池领域研究的焦点问题。 1. 1 发展历史?1839 年, Grove 所进行的电解作用实验——使用电将水分解成氢和氧。 ?第一个碱性燃料电池。?1866 年,制造出了能工作的燃料电池。?20世纪 60年代,宇宙飞行的发展,才使燃料电池技术重又提到议事日程上来。出于对能保护环境的能源供应的需求,激发了人们对燃料电池技术的兴趣。 2H 2 +4OH -→4H 2 O+4e- 阴极反应 4e - +O 2 +2H 2 O → 4OH -总反应 2H 2 +O 2 →2H 2O燃料电池通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。燃料电池的基开云APP 开云官网入口本组成有:电极、电解质、燃料和催化剂。二个电极被一个位于这它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。在电极上,催化剂,例如白金,常用来加速电化学反应。上图为燃料电池基本原理示意图。 1. 3燃料电池的分类(1)碱性燃料电池( AFC ) (2)质子交换膜燃料电池( PEMFC ) (3)磷酸燃料电池( PAFC ) (4)熔融碳酸燃料电池( MCFC ) (5)固态氧燃料电池( SOFC ) 质子交换膜燃料电池( PEMFC ) 质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,无污染,可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、开云 开云体育平台电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景,尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。 再生氢氧电池( AFC ) 再生氢氧燃料电池将水电解技术 ( 电能+2H 2O→ 2H 2 +O 2)与氢氧燃料电池技术(2H 2 +O 2→H 2 0+ 电能)相结合, 氢氧燃料电池的燃料 H开云APP 开云官网入口 2、氧化剂 O 2可通过水电解过程得以“再生”, 起到蓄能作用。可以用作空间站电源。 熔融碳酸燃料电池( MCFC ) 熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。反应原理示意图如下: 阴极: O 2 + 2CO 2 + 4e -→ 2CO 3 2- 阳极: 2H 2 + 2CO 3 2-→ 2CO 2 + 2H 2 O + 4e –总反应: O 2+ 2H 2→ 2H 2O开云 开云体育平台