各种燃料电池的技术性能(表)
发电效率（％）
45～60
35～60
45～60
50～60
启动时间
几分钟
2～4小时
≥10h
≥10h
几分钟
电荷载体
OH－
H+
CO32-
O-
反应温度（℃）
50～200
180～220
600～700
750～1000
25～105
应用情况参考
应用于宇宙飞船
应用广泛、发展迅速
有可能用于大型发电厂
各种燃料电池的技术性能（表）
来源：电动汽车重大专项办公室
2003年8月5日
燃料电池的类型
碱性
燃料电池
（AFC）
磷酸
燃料电池
（PAFC）
熔融碳酸盐
燃料电池
（MCFC）
固体氧化物
燃料电池
（SOFC）
质子交换膜
燃料电池
（PEMFC）
比功率（W/kg）
35～105
100～220
30～40
15～20
3ห้องสมุดไป่ตู้0～1000
单位面积的功率（W/cm2）
0.5
0.1
0.2
0.3
1～2
燃料种类
H2
天然气、甲醇、液化石油气
天然气、液化石油气
H2、CO、HC
H2
氧电极的氧化物种类
O2
空气
空气
空气
空气
电解质
有腐蚀、液体氢氧化钾
有腐蚀、液体磷酸水溶液
有腐蚀、液体碳酸锂/碳酸钾
无腐蚀、氧化锆系、陶瓷系
有可能用于大型发电厂
发展迅速可用于FCEV
磷酸燃料电池
对发展我国PAFC的建议
我国是一个人口众多的发展中国家，面临着十分 严峻的资源和环保问题。大力发展能量利用率高， 有害物质排放量极少的PAFC 技术，就显得非常 必要。因此，我们建议：
（1）国家应该尽快设立PAFC开发研究计划，给予 足够资金投入，支持PAFC基础和应用研究。纵 观所有已进行开发国家，毫无例外是在国家大力 支持下开始起步的。
• 我国对PAFC 的研究基本上还处于空白状态。 作为燃料电池家族中最先实行商业化的磷 酸燃料电池，在实用化过程中取得了许多 具有应用价值的技术, 包括电池材料、结构、 系统以及运行等方面。针对我国燃料电池 目前研究现状, 若能将磷酸燃料电池上取得 的技术进行掌握并借鉴到其它类型的燃料 电池上, 对我国在燃料电池电站建设方面的 发展可以说是具有极大的指导作用。
四、PAFC性能
• • • • • 电流密度的影响 温度的影响 压力的影响 内阻的影响 寿命
电流密度的影响
电压-电流工作曲线
温度的影响
压力的影响
内阻的影响
寿命
五、PAFC应用
• 磷酸燃料电池(PAFC)自从20世纪60年代在美国开 始研究以来，由于操作温度低，耐CO 中毒能力强 等特点，得到了优先发展，是目前技术成熟、发 展最快的燃料电池, 也是目前唯一实行商业化的 燃料电池。代表性的公司有美国的联合技术公司 (UTC)。1977年由美国9家电力公司与UTC联合开 发兆瓦级燃料电池，1983年后由UTC派生的国际燃 料电池公司(IFC)开始了200 KW 级PAFC成套设 备的开发，在美国已建造了1MW、4.5MW和7.5MW 的PAFC电站。
在车辆上的应用 • 目前这方面主要是以PAFC作为基本动力电 源，配备蓄电池以满足车辆启动和爬坡时 峰值用电要求。
(完整版)新能源汽车各种电池详细解释
随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大，越来越多的新能源汽车走进大众的视野。
很多汽车品牌强势进军新能源汽车领域，使得新能源汽车技术不断成熟、供消费者选择的车型也越来越多，加上新能源汽车经济实用、绿色环保的特点，越来越多的家庭和企业将新能源汽车作为买车、换车的第一选择.新能源汽车江湖有句话:“新能源汽车，得电池者得天下”。
动力电池技术成了关乎一台新能源汽车性能的关键，因此本期文章，知科君为大家普及一下新能源电动汽车最重要的核心部件—-—汽车动力电池首先我们了解下电池，总称为化学电池,现阶段我们将总类的化学电池可以分为；一次电池,也称干电池，即不能够再充电的电池,如生活中常用的5号碱性电池;二次电池，即可充电的电池,这也是汽车动力电池最基本的要求;燃料电池,指正负极本身不含活性物质，活性材料连续不断从外部加入，如氢燃料电池；对于新能源汽车动力电池,我们主要关注化学电池中的二次电池和燃料电池，也就是有两条技术路线。
一条是以锂电池为主要研究方向的二次电池，目前发展迅速可谓“炙手可热”；另一条是一直被寄予厚望的以氢燃料为主要研究方向的燃料电池，氢燃料电池，目前与二次电池比起来,有一个很大的优势,就是可以在很快时间(五分钟左右）给电池加满燃料，而不是等上几个小时来充满电。
氢燃料电池充入的是氢气，而最终产生水分，也没有废旧电池回收的问题，可以说是真正的新能源汽车，但由于氢的来源问题还未实现大规模量产和工业化应用、以及最重要的安全、储存等方面因素，目前发展还是很大的瓶颈，不如二次电池发展的成熟。
在二次电池中，就目前锂电池无论在能量密度，循环寿命和环保性能上都具有很大的优势，是目前动力电池的首选,动力电池技术成了关乎一台新能源车型性能的关键,因此很多车企纷纷押宝在新能源电池领域。
目前市面上主流的新能源电动汽车电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元锂(镍钴锰酸锂）等几大门类。
今天知科君就带大家从目前市场上动力电池的主流技术路线。
质子交换膜燃料电池的性能
质子交换膜燃料电池的性能【陆地方舟电动汽车网】影响PEMFC工作性能的因素主要来自三个方面：一是电堆的技术状况；二是燃料电池的工作条件；三是整个燃料电池系统的水管理和热管理。
与电堆本身相关的影响PEMFC工作性能的因素有：膜电极的结构、制备方式和条件：质子交换膜的类型、厚度、预处理情况、传导质子的能力、机械强度、化学和热稳定性能：催化剂的含量和制备方法；双极板的结构和流场设计等。
与燃料电池的工作条件相关的，影响PEMFC工作性能的因素有电流密度、工作电压、反应气体压力、工作温度、气体组成等。
质子交换膜燃料电池因采用较薄的固体聚合物膜作电解质而具有非常好的放电性能，通过优化反应气体压力、工作温度和气体组成等条件，可以使质子交换膜燃料电池的性能维持在较高的水平。
①电流密度、工作电压和功率特性图1是1kW PEMFC电堆的电压、电流和功率特性。
从图中可见，当电流增大，即电流密度增大时，工作电压随之下降，而功率增大。
当电流增至100A时，相当于电流密度为500mA／cm2，达到设计的最高功率1.2kW，等同功率密度0.3W／cm2。
而燃料电池的效率主要与工作电压有关，当燃料电池工作电压高时，能量效率高，由以上分析可知此时功率却低。
因此，设计的燃料电池既想获得最高效率又想获得最大功率只是一种“理想”，只能通过对电堆进行最优化设计，达到在一定的电流密度下获得较高的工作电压，既得到较高功率又得到较高能量效率。
一般来说，燃料电池的设计是依据最终的应用要求来决定是获得高功率还是获得高效率。
例如，燃料电池电动汽车用的PEMFC，要求高功率密度和低成本，这只有在大电流密度下工作才能实现，而此时工作电压必然下降，能量效率就要低些；而对于地面固定发电站，要求高的能量效率和长寿命，这只有在高工作电压下才能实现，而此时电流密度必然降低，功率就要有所下降。
图1 1kW PEMFC电堆的电压、电流和功率特性H2／空气的压力为0.3MPa/0.3MPa；H2／空气的压力为0.1MPa/0.1MPa②反应气体工作压力的影响质子交换膜燃料电池的工作性能与反应气体的体积分数有关，而体积分数又与气体压力有关。
国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标对比
国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标对比1. 引言1.1 概述碳基固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）作为一种高效、清洁能源转换技术，已经引起了国内外广泛的研究和应用关注。
这种燃料电池通过直接将化学能转化为电能，而无需通过燃烧过程产生废气或二氧化碳排放。
由于其高效率、低排放和多样化可用燃料的特点，SOFC被认为是未来能源领域的重要发展方向之一。
随着全球对清洁能源需求不断增长，各国纷纷投入大量资源进行SOFC技术的研究与开发，取得了许多重要成果。
在国内外的科学家和工程师们不懈努力下，SOFC的核心技术指标也得到了极大改善。
1.2 文章结构本文将首先从国内问题入手，通过对国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标的详细对比分析，探讨当前我国碳基固体氧化物燃料电池在效率、稳定性和使用寿命等方面存在的差距与不足。
随后，将对国外的相关研究进行梳理和总结，分析其在技术领域方面取得的进展、优势及存在的问题。
最后，通过对国内外技术指标对比的结果进行综合评价与讨论，并展望碳基固体氧化物燃料电池技术发展的趋势。
1.3 目的本文旨在通过对国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标的对比分析，全面了解当前这一领域在我国与其他国家之间存在的差距和不足。
同时，通过总结国外科学家和工程师们的研究成果和经验，为我国同行提供参考和借鉴，并对碳基固体氧化物燃料电池未来的发展方向进行探讨。
2. 国内碳基固体氧化物燃料电池技术指标对比2.1 效率对比在国内碳基固体氧化物燃料电池（SOFC）领域，各种技术的效率存在着差异。
其中一种最常见的指标是电池的开路电压（OCV），它反映了在无负载情况下SOFC的输出性能。
然而，开路电压并不能完全代表整个系统的效率，因此我们还需要考虑到SOFC在实际工作过程中的燃料利用效率和能量转换效率。
这些参数可以通过比较不同国内SOFC设备的实际测试数据来进行评估。
2.2 稳定性对比稳定性是评估碳基固体氧化物燃料电池技术指标的重要参数之一。
化学电池vs生物燃料电池：电池技术比较
化学电池vs生物燃料电池：电池技术比较电池是当代社会中最为重要的能量转化和能源存储装置之一，能够以电能的形式将各种能源转化为电能。
化学电池和生物燃料电池是常见的两种电池技术，本文将从电池的原理、性能、应用等方面对这两种电池进行比较。
一、原理比较1.1化学电池原理化学电池是利用红氧化还原反应的能量转化装置，能够将化学能转化为电能。
化学电池包含两个电极——正极和负极，通过正负极之间的化学反应将化学能转化为电能。
化学电池中，正负极的化学反应产生电荷，在内部的电极间产生电场，从而产生电势差，从而促使电荷在电路中流动，使电能得以在外部电路中转化。
1.2生物燃料电池原理生物燃料电池是一种利用微生物在有机物质的代谢过程中产生的电子转化为电能的技术。
生物燃料电池中，生物体将有机物经过代谢反应产生的电子通过电极传递到外部电路中。
通过电极与外部电路连接，电子可以在电路中流动，从而产生电流。
生物燃料电池的电能源于有机物的生物代谢，具有绿色环保的特点。
二、性能比较2.1化学电池性能化学电池具有高能量密度、稳定性高、输出电压稳定等优点，能够快速响应变化的工作条件，适用于大量能量存储和长时间工作，是目前广泛应用的电源系统之一。
但是，由于化学电池在使用过程中会发生反应，因此需要外部电源进行充电。
2.2生物燃料电池性能生物燃料电池是一种具有可持续性、绿色环保的能源转换技术，能够在光照较弱情况下实现高效转换能量，因此被广泛运用于无人机、传感器、生物医学检测装置等最新物联网设备的能源供给中。
但是，由于生物燃料电池存在着能量密度相对较低、电势差有限、使用寿命受微生物生长和存活条件制约等问题，因此目前生物燃料电池的应用还处于起步阶段。
三、应用比较3.1化学电池应用化学电池是一种广泛应用的电源系统，在移动设备、家用电器、航天器、军工设备等领域都有广泛应用。
在电动汽车领域，目前普遍采用的是锂离子电池技术。
3.2生物燃料电池应用生物燃料电池目前主要应用于传感器、智能医疗、生物医学检测等领域。
新能源材料 第三章 燃料电池
严格地讲，燃料电池是电化学能量发
生器，是以化学反应发电；一次电池是电
化学能量生产装置，可一次性将化学能转
变成电能；二次电池是电化学能量的储存
装置，可将化学反应能与电能可逆转换。
3.1.4 燃料电池的工作原理
虽然燃料电池的种类很多并 且不同类型的燃料电池的电极反应 各有不同，但都是由阴极﹑阳极﹑ 电解质这几个基本单元构成，其工 作原理是一致的。
用可再生能源的 闭合循环发电系 统
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
唯一使用固 再生燃料电池(RFC) 体燃料的燃 料电池 直接碳燃料电池(DCFC)
3.1.6 燃料电池的特性
高效率 优点 可靠性高 良好的环境效应
天然气， 轻质油， 燃 料 甲醇等重 整气 发电效率 45～50 40～45 对CO2 不 启动快； 室温常 敏感；成 优点 压下工 本相对较 作 低
电解 纯氢
表5-2
种类 AFC
五种燃料电池特点
PAFC MCFC SOFC PEMFC 电汽车，潜 艇，可移动 动力源 对CO非常 敏感； 反应物需要 加湿
3.1.6 燃料电池的特性
市场价格昂贵
优点
特 性
高温时寿命及 稳定性不理想 燃料电池技 术不够普及 没有完善的燃 料供应体系
存在 问题
3.1.7 燃料电池的应用
燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇 宙空间站等航天系统的能源，也可以用于并网发 电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电 系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层 建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此 外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源 以及交通工具的牵引动力等。
燃料电池的应用和发展
燃料电池的应用和发展
石新军
燃料电池 (f uel cells , FCs) 是继火电 、水电和核 电之后的第四代发电技术 。它是一种将储存在燃料 (如氢气) 和氧化剂 (如氧气) 中的化学能 ,通过电化 学反应过程直接转化为电能的电化学发电装置 。它 是唯一同时兼备无污染 、高效率 、适用广 、无噪声和 具有连续工作和模块化的动力装置 ,被认为是 21 世 纪最有发展前景的高效清洁发电技术 。
图 2D 是丰田汽车公司在 2001 年第 35 届东京 汽车展 上 展 出 的 新 型 汽 油 燃 料 电 池 汽 车“FC HV2 5”,它是用改质型汽油类燃料的清洁碳氢化合物燃料 来制取氢气的 。丰田将改质器做得更小并安装在汽 车底板下 ,其尺寸为宽600mm、厚880mm、高200mm。 据说丰田目前已开始在车辆中安装这种改质器进行 行驶试验 。不过 ,丰田觉得这一尺寸仍然略大 ,准备 进一步将其缩小到现在的 1/ 3 左右 ,以便能够安装 到引擎室中 。
表 1 5 种燃料电池的主要特征
燃料电池
典 型 电解质
工 作 温度 ( ℃)
碱性燃料 电池
KO H 、H2O
80
优点
缺点
转 换 效率 ( %)
启动快 、室 需 以 纯 氧
温 常 压 下 作氧化剂 、 70
工作
成本高
磷酸燃料
电池
H3 PO 4
对 CO 敏
感 、工作温
200
燃料电池技术及应用PPT课件
• 燃料适用范围广
燃料电池的优点
• 积木化强 规模及安装地点灵活，燃料电池电 站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据 需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论 作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、 工厂、大型建筑的独立电站都非常合适
再生氢氧电池（AFC）
再生氢氧燃料电池 将水电解技术(电能 +2H2O→2H2+O2)与氢 氧燃料电池技术 (2H2+O2→H20+电能)相 结合 ,氢氧燃料电池的燃 料 H2、氧化剂O2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：
这种燃料电池以甲醇为能量来源。
这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机， 笔记本电脑将不再用充电。
固体氧化物燃料电池
• 固体氧化物燃料电池采用固体氧 化物作为电解质，除了高效，环 境友好的特点外，它无材料腐蚀 和电解液腐蚀等问题；在高的工 作温度下电池排出的高质量余热 可以充分利用，使其综合效率可 由50%提高到70%以上； 它的燃 料适用范围广，不仅能用H2，还 可直接用CO、天然气（甲烷）、 煤汽化气，碳氢化合物、NH3、 H2S等作燃料。这类电池最适合 于分散和集中发电。 其工作原理如图所示：
净输出功率100kw最大稳定输出功率120kw峰值输出功率150kw电压300480v可以根据用户要求调整电流0400a能量转化效率4552燃料存储方式高压铝内胆碳纤维缠绕环氧树脂浸渍的储氢罐燃料类型气态氢操作环境温度050相对湿度095工作温度6080工作压力常压物理特性长宽高1040mm680mm690mm2重量560kg不包括驱动电机噪声76db120kw第三代燃料电池大巴发动机30燃料电池的出现与发展将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命并且还会波及到汽车业住宅以及社会各方面的集中供电系统
铅酸电池-镍镉电池-镍氢电池-锂电池比较
主要电池比较分析图表1铅酸电池和镍镉电池属于传统的二次电池。
铅酸电池技术发展成熟，成本比较低，但是体积大，容量低，安全性相对较差，并且含有铅，污染较重。
较低的比能量和循环寿命短决定了其不适合作为汽车的动力电池。
镍镉电池的应用程度仅次于铅酸电池，与铅酸电池相比，可以快速充电，循环寿命较长。
但是镍镉电池含有镉，具有毒性，对肾有伤害，污染严重；并且镍镉电池具有严重的记忆效应，充电处理不当就会大大缩短使用寿命。
镍氢电池优点：镍氢电池化学特性与镍镉电池基本相似，可完全替代镍镉电池；可以消除重金属的污染；大大减少镍镉电池的“记忆效应”；比能量高，单体容量大；循环寿命长。
缺点：体积大、自身重量大；有记忆效应；自放电现象比较严重锂电池优点：（1）锂电池单体工作电压高，这也使得锂电池比能量较高的重要原因之一，在组成相同电压的电池组时，锂电池使用的串联数目会大大减少。
图表2（2）锂电池的重量轻、体积小、比能量大。
锂电池减轻了整车重量，相同电压和相同容量的电池行驶里程更长。
（3）锂电池循环寿命长，以容量保持60%计算，电池组100%充放电循环次数可以达到600次以上，使用年限可以达到3-5年。
（4）锂电池自放电率低，每月不到5%。
（5）允许工作温度范围宽，低温性能好，可在-20至+55度之间工作。
（6）无记忆效应。
缺点：（1）存有安全隐患，锂电池比能量高，材料稳定性差，容易出现安全问题，比如在高温130度时容易出现爆炸现象。
（2）使用成本高。
从电网、柴油机、铅酸电池、镍氢电池、锂电池和燃料电池放电1kwh的成本分别为0.68元、5元、3.93元、9.84元、10.43元、40元。
钴酸锂电池作为最早商品化的锂离子电池，工艺成熟，市场占有率高；材料加工性能好；振实密度高；比容量相对较高；平台电压较高且稳定。
其含贵金属，钴酸锂原材料较贵；抗过充电等安全性差；不适合大型动力电池领域。
在电子产品小电池领域将被二元材料和三元材料电池取代；在动力电池领域将被磷酸铁锂和锰酸锂取代。
车用燃料电池的分类与优缺点分析研究
车用燃料电池的分类与优缺点分析研究摘要：新能源中使用最多的就是氢燃料汽车，而氢燃料汽车又不离不开燃料电池这一关键部件。
本文详细论述了作为新能源汽车的关键部件----氢燃料电池的分类，并根据他们的各种分类，又详细介绍了其中的质子交换膜燃料电池的分类和特点，从而为人们正确使用和客观认识这些新能源提供了一定的帮助。
关键词：燃料电池，分类，优缺点众所周知，氢能源燃料汽车中必须的关键部件，燃料电池就是把燃料中的化学能直接通过电化学反应转化为电能的生电装置。
复合电池中的单体电池由电解质和正、负电极（燃料电极、氧化剂电极）组成。
电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，产生电能。
只要有燃料和氧化剂（纯氧或空气）不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池具有热机和电池的特点，具有能量转化效率高、无环境污染物排放、可低温快速发展启动、振动和噪声等级低等特点。
一、氢燃料电池的分类：按氢燃料电池的运行机理来分类，可以分为酸性燃料电池和碱性燃料电池；按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质：碱性氢燃料电池（AFC）、质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）、磷酸氢燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐氢燃料电池（MCFC）、固体氧化物氢燃料电池（SOFC）。
这几种电池的特点各有不同，如上表所述。
1、酸性燃料电池，一般都是磷酸燃料电池，磷酸燃料电池（PAFC）当前阶段商业化发展得最快，使用液体磷酸为电解质，工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，需要50 - 200℃左右才能启动，但仍需要电极上的白金催化剂来加速反应。
在它的阳极和阴极上的反应由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要快很多。
2、碱性燃料电池（alkaline fuel cell，AFCS）的出现是一个标志着燃料电池技术的新发展事件，最初由美国航空航天局的太空计划研制，同时生产电力和水以供应航天器上的宇航员使用。