制氢及其在燃料电池中的基础应用研究
天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术应用基础研究
天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术应用基础研究天然气化学链制氢耦合燃料电池高效发电新技术，听上去是不是有点高大上？不过别担心，别怕，我来给大家说个通俗点的。
你要是以前听过燃料电池，肯定知道它是个“绿色神器”，能把氢气给转化成电能，不仅效率高，污染少，简直是环保界的一股清流。
可问题也来了，氢气要怎么得呢？这不，天然气化学链制氢技术应运而生啦。
就是这么神奇，它把天然气通过一套高科技的方式“拆解”出氢气，再把氢气送到燃料电池里，最后为我们的电器设备提供源源不断的电力。
你看，这个技术就像是厨房里的大厨，原料是天然气，成品是氢气，最终菜肴就是清洁电能，一盘“绿色美食”就这么诞生了。
听着好像有点复杂，别急，我给你具体聊聊。
你知道天然气吧，它是地球上的一块宝藏，含有大量的甲烷。
传统的办法是直接把它烧了取热或发电，但现在大家都不喜欢这种“粗暴”方式。
为了节能减排，咱们就得想办法把天然气利用得更“精致”一些。
于是，有了天然气化学链制氢技术。
简单说，就是通过一些复杂的化学反应，把天然气里的碳元素和氢元素分开，氢元素被单独提取出来，咱们就能拿去用来做“清洁能源”了。
这个过程听起来是不是很酷？但你知道吗？它背后可不是简单的“化学实验”那么回事。
这个化学链反应需要高温、高压的环境，而且要在非常精准的控制下进行。
就像你在厨房做菜，火候不对，菜就全毁了。
过了火，天然气的甲烷就跑了，氢气不纯；火力不足，效率低，电能产不出来。
所以说，这项技术其实得靠精密的设备和技术人员“盯”住，稍不留神，就得重新来过，谁也不想做无用功，对吧？说到燃料电池，很多人都觉得这是个“外星科技”。
但其实它的工作原理并不复杂。
就像你喝汽水，汽水瓶里面有气体，喝的时候就能看到气泡。
燃料电池也是把氢气和氧气“泡泡”一通，通过化学反应转化成电能。
不过，不同的是，燃料电池可不会“吹气泡”，它的目标就是“无声无息地”将氢气转化为电力，而且没有任何有害气体的排放。
氢能源的制备与利用
氢能源的制备与利用氢能源被视为未来绿色能源的代表，因其清洁、可再生、高效等特点，备受人们关注和重视。
但是，要实现氢能源的全面应用，首先需要解决氢的制备和利用技术等问题。
本文将从氢的制备和利用入手，探讨氢能源的发展现状以及未来发展趋势。
一、氢的制备氢的制备主要有水电解、天然气重整、煤气化等方法。
1.水电解法水可以通过电解法来制备氢气，水电解法是一种常见的制氢方法。
水电解法可以分为工业电解法和质子交换膜电解法两类。
工业电解法常用于大型工业氢气制备装置，需要用到大量电源，成本较高。
而质子交换膜电解法则可以利用太阳能等可再生能源，实现低成本氢气制备。
2.天然气重整法天然气重整法是将天然气与蒸汽在高温高压下进行化学反应，产生含有大量氢气的气体。
该方法主要用于工业氢气制备，可以应用于燃气发电等领域。
3.煤气化法煤气化法将煤炭在高温条件下进行气化反应，生成氢气和一些含碳气体，其中甲烷是煤气中最主要的成分。
煤气化法不仅可以从碳资源中提取氢气，还可以在煤炭燃烧过程中减少二氧化碳的排放。
二、氢的利用氢气的利用方式主要有燃烧、燃料电池、合成等方法。
1.燃烧氢气作为燃料可以燃烧产生热能，此时为常压氢气燃烧，产生水和二氧化碳。
燃烧既可以用于供热、制冷等民用领域，也可以作为动力燃料用于汽车、火箭、直升机等用途。
2.燃料电池燃料电池是一种可以利用氢气产生电能的装置，电化学反应发生在阳极和阴极之间，产生的电能可以驱动电机运转。
燃料电池具有高效、环保等特点，适用于车船航空、城市公共交通等领域。
3.合成氢气可以用于各类化学合成反应，例如合成氨、合成甲醇等。
合成的化学品可用于工业、化妆品、医药等领域。
三、氢能源的发展现状和未来趋势氢能源在全球范围内备受重视，不仅各国政府出台了相关政策，还有各大企业在该领域进行技术研发和商业化运营。
目前，氢能源主要应用于工业领域和燃料电池汽车。
但是，氢能源也存在着一些挑战，如成本高、储存安全、供给不稳定等问题，需要进一步的技术革新和政策支持。
电解水制氢技术及其在能源领域中的应用
电解水制氢技术及其在能源领域中的应用1. 电解水制氢技术的原理及发展历程电解水制氢技术是将电能转化为化学能的一种方式，利用电解水反应制备氢气。
其反应式为：2H2O + energy → 2H2 + O2。
该技术最早在19世纪提出，但当时受制于电解设备和电能成本等限制，难以实现商业化应用。
随着现代科技的发展，如高效电解设备、低成本电力等条件的满足，电解水制氢技术得以迎来新一轮的发展。
2. 电解水制氢技术的分类及优缺点根据电解的方式，电解水制氢技术可以分为碱性电解方法、酸性电解方法、中性电解方法等几种。
碱性电解法是最为常用的方法，优点是电极反应比较平稳，制氢效率较高，但缺点是电极易受到腐蚀。
酸性电解法是用磷酸或硫酸等酸性溶液电解水，可以得到高纯度的氢气和氧气，但是电极反应不稳定，影响制氢效率。
中性电解法是在中性条件下进行电解，适用于一些对氢气纯度要求不高的生产领域。
但制氢效率比碱性和酸性电解法低。
3. 电解水制氢技术在能源领域中的应用电解水制氢技术在能源领域中有着广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：(1) 储能：制氢用电的副产品是氧气，可以做为燃料电池的氧气供应。
制备氢气后，可以将其压缩储存起来，随时供给其他设备或区域的能源需求。
(2) 燃料电池：制备的氢气可与氧气进行燃烧，在产生能量的同时释放的是水蒸气，无二氧化碳排放。
这使得燃料电池在汽车、船舶、航空等领域的应用逐渐得到推广。
(3) 工业领域：氢气在工业领域有着广泛的应用，如制备电子、金属加工、化工等。
而采用电解水制氢技术作为氢气的来源，可以避免使用传统的化石燃料，减少环境污染，具有可持续发展的重要意义。
4. 电解水制氢技术的挑战与发展电解水制氢技术目前仍面临着一些挑战。
首先是成本问题，由于制备氢气的电子和原子数目较大，需要消耗大量电能。
目前电解水制氢的成本还较高，需要寻找更为经济的电力来源以及电解设备和电解剂的优化和集成研究。
此外，电极的寿命、阳极腐蚀等问题也是影响电解水制氢技术应用的重要因素。
燃料电池的基本原理和应用
燃料电池的基本原理和应用燃料电池是一种通过化学反应产生电能的设备，它是一种环保、高效、安全的新型能源装置。
与传统车辆的燃油发动机相比，燃料电池的排放几乎为零，可以有效地减少CArbon dioxide、NOx和其他有害物质的排放。
1. 燃料电池的基本原理燃料电池的基本原理是将氢气（或其它可燃气体）和氧气通过催化剂催化氧化反应，反应产生氧化电位差，使电子从负电极开始沿着电路流向正电极，产生电流，这就是所谓的燃料电池原理。
在燃料电池中，氢气可以通过制氢装置得到。
制氢装置利用天然气、煤、水等作为原料生产氢气。
随着技术的发展，制氢成本正在逐步降低，这将对燃料电池技术的应用产生积极的影响。
2. 燃料电池的应用燃料电池在交通领域和家用电器领域有广泛的应用前景。
在交通方面，燃料电池作为一种环保的动力设备，已经在国内外市场上掀起了一股革命，特别是在公交领域。
目前，世界上很多地方已经采用了燃料电池汽车、燃料电池公交车、燃料电池摩托车等，将燃料电池技术与交通运输系统有效地结合起来。
燃料电池汽车作为新能源汽车的代表，具有零排放、高效能、低能耗、长续航等特点，因此备受关注。
目前，很多国家都在加大燃料电池汽车的研发和应用力度，中国也在加快燃料电池汽车的产业化进程，逐步建立完善的供应链体系和发展国际竞争力。
在家用电器方面，燃料电池作为便携式的电源设备，越来越受到人们的关注。
燃料电池可以应用在笔记本电脑、手机、数码相机、手表和电视等电子设备上，为它们提供可靠的、长时间连续的电源。
对于停电或急救场所等特殊情况，燃料电池还可以发挥出很好的应用效果。
在停电时，燃料电池可以为人们提供照明、加热和通讯等服务，大大提高了生活质量。
在急救场所，燃料电池可以用于电子设备和呼吸器等医疗设备的供电，为医护人员提供便捷的工作条件。
3. 燃料电池的市场前景随着社会的进步，人们对环保、高效、安全的新能源需求越来越大。
燃料电池技术正是满足这一需求的理想方案，它是未来的主流能源技术之一。
电解水制氢技术研究进展与应用
电解水制氢技术研究进展与应用近年来，随着环境问题的逐渐凸显，人们对可再生能源的需求越来越强烈。
其中，氢能源被认为是未来可持续发展的重要能源之一。
而电解水制氢技术作为其中的核心技术，也逐渐成为人们的研究热点。
一、电解水制氢的基本原理电解水制氢技术是指利用电解作用将水分解成氢和氧的技术。
通常采用的是通过电极将水分解为氢离子和氢氧根离子，然后在阳极上发生氧化反应，将氢离子转化成氢气释放出来。
这一基本原理下的氢气制备方式有两种，一种是碱性电解水制氢技术，另一种是酸性电解水制氢技术。
其中，碱性电解水制氢技术是应用最为广泛的一种，其使用的是较为便宜的钢材、铁板等材料制造的电解槽，且具有工艺简单、效率较高、成本低等优点。
二、电解水制氢技术在能源领域的应用目前，电解水制氢技术已成为全球广泛使用的氢气制备技术之一。
在能源领域，以燃料电池为代表的氢能技术被认为是未来最有潜力的清洁能源之一，而电解水制氢技术作为其核心技术之一，也逐渐在能源领域得到应用。
在交通工具方面，氢燃料电池汽车是电解水制氢技术的一大应用领域。
以日本为例，其已经开始大规模推广氢能车，2019年末，日本已拥有将近4,000辆氢能车，而日本政府还计划在2020年将国内氢能车的总数增至10,000辆。
此外，在电力行业中，电解水制氢技术的应用也逐渐扩大。
具体而言，电解水制氢技术可以将电能和化学能进行有效转换，使得电网中的电力能够与氢燃料电池系统等负载之间实现互联，从而实现能源的更高效利用。
三、电解水制氢技术的研究进展目前，电解水制氢技术研究的重点主要集中在提高其效率、稳定性和经济性等方面。
在提高效率方面，研究者主要采用一些手段来提升电解水制氢技术的电化学效率。
例如，通过对电极材料进行改进，使其电化学活性更高，从而提高电解水制氢的效率。
同时，一些新型的电解水制氢技术，如压力摩擦采伏电解水制氢技术等，也被研究者用来提高制氢效率。
在提高稳定性方面，研究者主要通过改进电解槽结构、电解液组成等方式来提高电解水制氢技术的稳定性。
氢能源技术的研发与应用
氢能源技术的研发与应用在当今世界范围内备受关注，被认为是未来可持续能源发展的重要方向之一。
随着全球能源危机的愈演愈烈，传统石油等化石能源资源日益枯竭，使得寻找替代能源资源成为当务之急。
氢能源，因其高能量密度、零排放等优点，成为备受青睐的替代能源之一。
本文将探讨氢能源技术的研发现状、应用前景以及存在的挑战和解决方案。
一、氢能源技术的发展历程自20世纪初氢能源概念的提出以来，经过近一个世纪的发展，氢能源技术已经取得了长足的进步。
最早的氢燃料电池技术起源于1839年，随着不断的研究和实践，20世纪60年代初，美国宇航员们首次在航天器上使用氢燃料电池，成功实现了航天器的动力供应。
此后，氢能源技术在能源领域逐渐崭露头角。
不断的技术创新和研究投入，使得氢能源技术逐渐成熟，应用领域不断拓展，如交通运输、工业生产等领域。
二、氢能源技术的应用领域1. 交通运输领域交通运输领域是氢能源技术应用最为广泛的领域之一。
氢燃料电池车辆已经成为替代传统内燃机汽车的主要力量。
氢燃料电池车辆具有零排放、能源效率高等优点，且充电时间短、续航里程远，逐渐受到消费者的青睐。
各个国家纷纷投入研发和生产氢燃料电池车辆，推动氢能源在交通运输领域的广泛应用。
2. 工业生产领域氢能源技术在工业生产领域也有着广泛的应用。
氢气作为一种清洁能源，可以替代传统的化石能源，用于工业生产中的加热、燃烧等环节。
利用氢气作为燃料，可以大幅降低工业生产中的碳排放量，减轻环境污染，推动工业生产的绿色转型。
三、氢能源技术的挑战和解决方案尽管氢能源技术在研发与应用上取得了一定的进展，但仍然面临着一些挑战和障碍。
首要挑战之一是制氢成本高昂，传统的氢气生产方式需要大量能源消耗，而且产生的二氧化碳等排放物会对环境造成负面影响。
针对这一挑战，研究人员正在不断探索新型的制氢技术，如水电解技术、生物制氢技术等，以降低氢气生产成本，提高能源利用效率。
另一个挑战是氢能源储存和输送技术不够成熟。
电解水制氢的技术研发及生产实践
电解水制氢的技术研发及生产实践随着能源危机日益突出，氢能作为清洁能源备受人们关注。
而制取氢的方法也众多，其中电解水法是最为普及和广泛的制氢方法之一。
电解水制氢是一种将水分解成氢和氧的化学反应过程，其过程具有环保、高效和安全等优点。
本文将深入探讨电解水制氢技术的研发及生产实践。
一、电解水制氢的原理及分类电解水制氢是一种通过电流作用下使水分解成氧气和氢气的化学反应过程。
它是将水分子直接分解成H2和O2的反应，因而不需要其他的原料或反应物，功率效率高，无二次污染，十分环保。
按电解方式可分为常温常压电解、高温高压电解和电解微波等方法。
高温高压电解水法是将水蒸气进入高温高压电解池中，通电后分解生成氧气和氢气，操作对设备和能耗要求较高，但效率较高；常温常压电解水法是将普通自来水通过电解池脱离氧气和氢气，操作简单，设备投资少，更适合中小型企业进行生产；电解微波水法则是指在微波电场中加速电解水反应速率，具有反应速度快的优点，目前还在探索中。
二、电解水制氢技术的研发进展电解水制氢技术研发进展主要涉及两个方面：降低制氢成本和提高制氢效率。
降低成本：目前，电解水制氢的制氢成本较高，其中最主要的成本为电能成本。
因此，降低电解水制氢的制氢成本成为制氢技术研发的主要方向。
研究者采用的方法主要包括改进电解池结构，提高电解效率和使用太阳能、风能等对环境友好的能源代替传统的主力燃料。
提高效率：提高电解水制氢的效率能够进一步节省能源消耗和金钱成本。
因此，提高电解效率成为制氢技术研发中的另一个方向。
这方面的研究主要集中在材料的改进以及改变电解池中反应的条件。
三、电解水制氢的生产实践电解水制氢技术的生产应用广泛，已经在汽车、燃料电池、工业制氢等方面得到广泛实践。
汽车领域中，氢能汽车作为新兴交通工具，需要氢气供应设备。
电解水制氢技术可通过水电站、太阳能电池板、风力发电和地热资源等能源提供清洁、充足的电力，并通过加水等简单操作可使氢气得到制造。
生物氢气的制备与应用研究
生物氢气的制备与应用研究在可再生能源的发展中，生物能源食品链被认为是一种有前途的新型能源，其中生物氢气作为一种新兴能源，具有可再生、无污染等特点，备受关注。
本篇文章将介绍生物氢气的制备方法及其应用研究进展。
一、生物氢气的制备方法1. 光生物制氢法光生物制氢法是通过采用微生物进行光合作用或发酵，利用生物体内光合作用或发酵过程中产生的氢气来制备生物氢气。
该方法适用于绿藻、蓝绿藻、细菌、真菌等各种生物体。
2. 快速厌氧发酵法快速厌氧发酵法是利用厌氧细菌进行快速发酵，通过厌氧菌的代谢过程中产生氢气来制备生物氢气。
该方法适用于豆类、谷物、水果等食物垃圾。
3. 生物电化学制氢法生物电化学制氢法是通过微生物的电子传递过程，利用外加电势的作用，促进微生物在电极表面运动并代谢产生氢气，从而实现生物氢气的制备。
二、生物氢气的应用研究进展1. 生物氢气在能源领域的应用研究生物氢气作为可再生能源，已经成为氢燃料电池的理想能源来源。
生物氢气可以直接用于燃烧发电，也可以用于氢燃料电池发电。
在需要高纯度氢气的场合，可以采用分离技术将生物氢气提取出来，得到高纯度氢气后进行储存和利用。
2. 生物氢气在环保领域的应用研究生物氢气的制备过程中不会产生有害物质，不会对环境产生污染。
同时，生物氢气作为一种清洁能源，能够有效减少空气污染和温室气体排放，因此在环保领域有着广泛的应用前景。
3. 生物氢气在农业领域的应用研究生物氢气可以作为肥料使用，可以促进农作物的生长，提高农作物的产量和品质，同时可以减少农药的使用，保证农作物的生态环境。
此外，生物氢气可以用于畜牧业的粪便处理，将动物粪便中的有机物分解，生产氢气，减少有机物的污染和对环境的危害。
结语生物氢气作为一种新型能源，有着广泛的应用前景，在能源、环保、农业等领域的应用中都有着重要的作用。
随着技术的不断进步和应用场景的不断扩大，相信生物氢气在未来的发展中会有着更加广阔的空间和更加深刻的影响。
电解水制氢的原理及应用
电解水制氢的原理及应用在当今的环境问题日益凸显的情况下，人们对其最重要的问题就是能够寻找到新型的可再生能源，如何找到这样的新型能源已成为重要的议题。
其中，氢能源就是一种潜力巨大、很有前景的能源，而氢气的制备则是关键。
电解水制氢技术，作为一种治理环境污染、节约能源并且提高能源利用率的新型绿色技术，已经成为人们关注的焦点。
一、电解水制氢的原理电解水制氢的原理，就是利用直流电，在电极上施加一定电压，使水分子分解成氢气和氧气。
实验中将水中加入少许电解质，如酸、碱等，以增强电导率，使得水分子在电解板上分解的速度变快，良好的电解质会提纯气体并提高产氢速度。
电解水制氢的电化学反应式为：2H2O+2e−→2OH−+H2在电解过程中，氢离子向阳极移动，而氧离子则向阴极移动，导致水分子被分解成氢气和氧气。
经过电解反应的处理后，通过收集氢气即可获得高纯度的氢气。
二、电解水制氢的应用1. 能源领域：氢能源的利用已经得到了广泛认可。
作为一种可以代替传统石油、天然气等化石燃料的新型能源，氢能源具有极高的发展潜力。
电解水制氢技术是氢能源制备的关键技术之一，可以为氢能源的开发和利用提供良好的基础。
2. 工业领域：氢气具有良好的化工应用前景，它不仅可以广泛应用于制备氨、各类化肥等，还可以用作金属焊接、电子元器件生产、制药、矿山爆破、钢铁制造、烟花爆竹等多种领域。
3. 燃料电池领域：燃料电池是将氢气和氧气转化为电能的设备，是一种非常重要的新型能源利用技术。
而电解水制氢技术，可生产出高纯度的氢气，是燃料电池的必需品之一，是燃料电池产业链的重要环节。
三、电解水制氢技术的发展现状目前，制氢技术也在不断地与时俱进，越来越各领域的专家学者都在对其进行研究并寻找其最新的产生方式。
如通过微型化、材料化、细胞化和系统化来开发出高效、低能耗的电解水制氢技术。
此外，在制氢设备中使用能源的问题也得到切实的关注。
替代电能，太阳能、风能等可再生的能源正在被广泛使用。
电解水制氢技术的研究与应用
电解水制氢技术的研究与应用近年来，随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，清洁能源的研究与应用成为全球范围内的热点。
作为一种潜在的替代能源，氢能被广泛关注和研究。
而电解水制氢技术作为其中的核心技术，正受到越来越多的关注。
电解水制氢技术是指利用电能将水分解成氢气和氧气的过程。
这一技术的核心是电解槽，其中通过电流的作用，水分子被分解成氢和氧。
该技术具有原料广泛、无污染、可再生等诸多优势，被认为是未来氢能产业发展的重要方向。
首先，电解水制氢技术的研究可追溯到19世纪初。
当时，科学家们首次发现通过电解水可以得到氢气和氧气，为后来的研究奠定了基础。
随着科学技术的不断进步，电解槽的结构和性能得到了极大的改善。
现代电解槽已经实现了高效能、低耗能的制氢过程，大大降低了制氢成本和能源消耗。
其次，电解水制氢技术的应用前景广阔。
氢气是一种出色的清洁能源，可以用于燃料电池发电、汽车燃料以及工业氢气的生产等方面。
燃料电池是一种将氢气和氧气通过反应产生电能的设备，其能量转化效率高、零排放、环保无污染。
因此，发展电解水制氢技术可以为燃料电池车辆、家庭能源和工业生产等方面提供清洁能源解决方案，推动低碳经济的发展。
同时，电解水制氢技术还可以与可再生能源相结合，进一步提高氢能的可持续性。
目前，太阳能、风能等可再生能源的利用存在着波动性和不稳定性的问题。
然而，通过将可再生能源与电解水制氢技术结合，将过剩的电能转化成氢气进行储存，可以解决能源供给和需求之间的差异，实现可再生能源的长期储存和利用。
此外，电解水制氢技术在环保领域也发挥着重要的作用。
相较于传统的石油能源，氢能源的燃烧产物只有纯净的水蒸气，没有二氧化碳等有害气体的产生。
因此，电解水制氢技术可以在减轻大气污染、改善空气质量等方面发挥重要作用。
然而，电解水制氢技术仍然面临一些挑战。
首先，电解水制氢技术的能耗成本较高，导致制氢成本相对较高。
其次，氢气的储存和运输也是一个难题，由于氢气具有极高的能量密度和易燃性，需要在储存和运输过程中采取严格的安全措施。
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海纳百川，大道致远。
题目：制氢及其在燃料电池中的基础应用研究专业班级：2013级车辆工程2班学号：姓名：指导教师：2016年11月11日制氢及其在燃料电池中的基础应用研究摘要本文首先综述了当前能源现状和形势,并分析了氢能的巨大发展潜力以及氢燃料电池的发展趋势，详细介绍了氢燃料电池系统中氢源的开发和制氢以及氢燃料电池利用等技术领域的最新研究进展和主流研究进展。
其次，概述了燃料电池的基本情况，并针对几种不同的燃料电池分析其工作原理以及各种燃料电池的相关研究进展和应用前景。
最后，随着氢燃料电池这一环境友好的发电方式在技术上的不断突破,许多其他的关于氢的技术也得到了迅速的发展,并将伴随着氢在燃料电池的发展和应用,一同步入氢能的时代。
关键词：氢能；制氢技术；燃料电池。
Hydrogen production and its application in fuel cellAbstractIn this paper, the current status and situation of energy resources are reviewed. The development potential of hydrogen energy and the development trend of hydrogen fuel cell are analyzed. The development of hydrogen source and the use of hydrogen fuel cell in hydrogen fuel cell system are introduced in detail of the latest research progress and mainstream research progress.Secondly, the basic situation of the fuel cell is summarized, and the working principle and the related research progress and application prospect of various fuel cells are analyzed for several different fuel cells.Finally, with hydrogen fuel cells as an environmentally friendly power generation technology in the continuous breakthrough, many other hydrogen technology has also been rapid development, and will be accompanied by hydrogen in the development and application of fuel cells, a synchronous Hydrogen energy into the era. Keywords:Hydrogen energy; hydrogen production technology; fuel cell.绪论 (1)1、制氢技术 (1)1.1化学制氢技术 (1)1.1.1催化重整制氢技术 (1)1.1.2其他化学制氢技术 (2)2、燃料电池 (3)2.1 燃料电池的分类 (4)2.2 各种燃料电池的基本原理及其发展现状 (4)2.2.1 碱性燃料电池 (4)2.2.2 固体聚合物燃料电池 (4)2.2.3 磷酸型燃料电池 (5)2.2.4 熔融碳酸盐燃料电池 (6)2.2.5 固体氧化物燃料电池 (6)2.2.6 其余的燃料电池发展现状 (7)3、氢燃料电池改进 (7)3.1碱性燃料电池（AFC） (8)3.1.1阳极催化剂 (8)3.1.2阴极催化剂 (8)3.1.3电解质 (8)3.2质子交换膜燃料电池(PEMFC) (8)3.2.1质子交换膜 (8)3.2.2阳极催化剂 (8)3.2.3阴极催化剂 (9)3.2.4双极板 (9)4、展望 (9)参考文献 (10)能源是人类赖以生存和发展的源泉,随着社会经济的发展,已有的能源正在以越来越快的速度消耗，专家预言:包括石油、煤、天然气等在内的矿物质能源将在未来的100～200年内耗尽,不仅如此，过度的化石燃料燃烧带来了日益严重的温室效益、环境污染，能源问题已然成为全世界关注的焦点。
日益匿乏的化石能源和严重的环境污染问题,也迫使我们寻求新的无污染的可再生能源。
其中具有代表性的有风能、潮汐能、太阳能、地热能等可再生能源。
然而这些可再生能源发电系统由于运行的间歇性和地处偏远地区，其大规模运用受到了很大的制约。
氢能源，作为一种重要的清洁、绿色能源，是最理想的能源,它有别于风能、潮汐能、太阳能、地热能等新型能源，它可直接燃烧。
不仅是一种含能体能源，而且它燃烧热量高，无污染，来源广，是煤、石油、天然气等传统能源所无法比拟的，为解决全球面临的能源危机带来了无限曙光。
对于氢能的利用来说，氢的规模制备是氢能应用的基础，氢的规模储运是氢能应用的关键，氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式。
随着科学技术的进步,使氢能源很好的运用于燃料电池中，高效的将氢能转化为电能，使氢能在便携式电源、备用式电源、移动电源方面得到长足发展，为氢能大规模替代矿物能源奠定基础。
1、制氢技术在氢源的开发和制氢技术领域有3个方向,分别为化石燃料(石油、煤和天然气)的裂解、电解水和生物制氢。
其中,电解水制氢是一种完全清洁的制氢方式,但能耗量较大,在现场制氢方面的应用受到了一些限制。
生物制氢法因产氢机理了解得尚不深入,在菌种培育、细菌代谢路径、细菌产氢条件等方面的许多问题还有待研究。
因此,目前主要的大规模产氢方式仍是化学制氢。
其中催化重整制氢仍然是大规模制氢的主流。
1.1化学制氢技术1.1.1催化重整制氢技术该技术的氢由重整器产生，重整器使用的原料可以是天然气、汽油、柴油等各种烃类以及甲醇、酒精等各种醇类燃料。
目前使用的重整技术主要有蒸气重整、部分氧化和催化部分氧化重整、自热重整以及等离子体重整等。
不同的重整技术在结构、效率和对燃料的适应性等方面有不同的特点,并在不同的使用条件下发挥出它们各自的优势,蒸气重整是目前使用最广泛的制氢方式。
1.1.1.1蒸气重整蒸气重整法制取的氢气含量高,是目前最常用的一种重整制氢方式。
采用这种方法,将燃料与水蒸气混后进入重整器,在高温和催化剂的作用下发生重整反应产生氢气,所用的燃料可以是天然气、甲醇、乙醇等轻质碳氢燃料。
目前的方法使用镍催化剂。
其中天然气是最廉价的蒸汽重整制氢原料，但其成本仍要比从原油制造汽油的成本高2-3倍。
目前，正在开展一系列的工作来研究解决如何提高蒸汽重整的效率和制氢成本。
目前已经商业化的甲醇重整制氢催化剂多为铜基催化剂,如Cu/Zn/Al₂O₃、CuO/ZnO/Al₂O₃等。
1.1.1.2部分氧化重整部分氧化重整利用燃料在氧气不足的情况下发生氧化还原反应,生成一氧化碳和氢气。
该反应是放热反应,因而不需要外来的热源供给,这种反应的温度在600～1400℃范围内。
当反应温度高于1000℃时可不用催化剂,低于此温度则一般需使用催化剂。
若属于后者,所用的燃料必需在反应前除硫,以避免催化剂中毒失效,部分氧化重整的反应机理很复杂,还经常伴有一些副产物,添加催化剂来控制反应的进程可以减少副反应的发生,从而提高氢气的纯度。
该法产物中含有CO 且效率比蒸汽重整低。
1.1.1.3自热重整由甲醇部分氧化和蒸气重整结合在一起的重整方式,即采用甲醇在线制氢时,可首先进行氧化重整反应。
由于反应本身放热,可以实现氢气生产的冷启动,迅速释放氢气,实现即时供给。
当系统温度升高以后,采用蒸气重整方式,可使氢气产率迅速提高。
由于氧化重整、蒸气重整分别为放热和吸热反应,因此可以互补,从而使体系的热量得到充分利用,达到热平衡。
在这一过程中,75%的氢气被收集,剩下25%的氢气则返回重整器,用作燃料来提供热量。
而当这一重整方式与PEMFC 联用时,PEMFC的尾排氢气也可以返回重整器进行再利用,通过燃烧的方式来提供蒸气重整所需的一部分热量,从而使总的氢气利用率得到大幅度提高。
1.1.2其他化学制氢技术1.1.2.1金属置换制氢技术当金属与水或酸反应时,就可以置换出氢气。
例如当铝或铝合金在水中被切割或碾碎的时候因新鲜切割的金属表面具有很高的反应活性,可以与水反应产生气泡而持续地释放出氢气。
当以燃料电池发动机来驱动轿车的时候,从成本上看,采用金属铝给燃料电池车供氢并不占优势,但这种制氢方法具有安全、可控、反应器简单、成本低、无污染、可回收等特点,使其得到一定的关注。
1.1.2.2太阳能制氢技术将太阳能转化为氢能可以形成一种良性循环的能源体系。
目前,利用太阳能制氢主要有光解水制氢和氧化物还原制氢两种方式。
利用光能分解水必须要有催化剂的参与。
该方法还有待解决可见光的利用、催化剂的光腐蚀、能量转化效率不高、存在逆反应[9]等一些问题。
另一种利用太阳能制氢的方法是将金属氧化物还原,再将金属与水反应产生氢气。
为解决金属循环使用问题,采用两步反应的回路模式[9],由此,以金属的氧化-还原反应为桥梁,利用太阳能还原则既能降低能源消耗,又能减少对环境的污染,从而就可以更好地利用太阳能来产生氢能,实现了太阳能到氢能的转化。
1.1.2.3金属氢化物制氢技术具有储氢作用的金属氢化物按结构可分为3类:储氢合金、离子氢化物、配位氢化物。
而硼氢化钠是最重要的一种配位硼氢化物,已经有相当成熟的大规模工业生产,其水溶液的稳定性可以由溶液温度和pH值来进行调节。
当加入特定催化剂的时候,硼氢化钠可以迅速地发生水解反应,释放出大量高纯度的氢气,采用NaBH4制氢具有以下一些特点:硼氢化钠溶液无可燃性,储运和使用安全；硼氢化钠溶液在空气中可稳定存在数月；制得的氢气纯度高,不需要纯化过程,可直接作为质子交换膜燃料电池的原料；氢的生成速度容易控制；氢的储存效率高,可达7%(质量分数)或74g/L；催化剂和反应产物可以循环使用；在常温甚至0℃下便可以生产氢气；无污染；所制得的氢气中不含CO,不会引起电极催化剂中毒；氢气中含有的水分,可以起到给PEWC增湿的作。
1.1.2.4生物质制氢这种方法以生物质为制氢原料,采用化学方法,利用亚临界或超临界水强大的溶解力,将生物质中的各种有机物溶解,生成高密度、低粘度的液体,再经高温高压处理,可使生物质气化率接近100%。
其中低浓度的生物质更容易气化,为了解决高浓度生物质在气化过程中容易发生分解产物的聚合问题,一般在有少量碱存在的情况下,采用活性炭或Ni催化剂既可以提高生物质的气化率,又不使氢气的产生受到抑制。