燃料电池论文
新型燃料电池的研究毕业论文
毕业设计（论文）题目名称：新型燃料电池的研究新型燃料电池的研究Research on new type fuel cells摘要能源是经济的的基础。
人类为了更有效的的利用能源，一直进行着不懈的努力。
利用能源的方式历史上有过多次革命性的变革，每一次变革都极大的推进了社会文明的发展。
二次能源中，蒸汽由于传输距离短，难以存储而应用受限；电能虽然传输快、传输距离远，但存在传输过程中存在能量损耗大，难于存储的缺点；而氢能既能远距离传输、又能方便存储，因而成为二十一世纪的理想能源，二十一世纪也被称为氢世纪。
多年来人们一直努力寻找既有较高能源效率又不污染环境的能源方式，因而引导出燃料电池发电技术。
燃料电池是不经燃烧过程直接把燃料的化学能转化为电能的装置，具有能量转换效率高、污染物排放量少的独特优点。
燃料电池凭借着它独特的优势应用在各个领域，加速了社社会的发展，推进了社会的文明。
本文简述了燃料电池技术，各类燃料电池的原理以及它们各自的特点，并介绍目前燃料电池在国内外的应用现状，同时指出目前影响燃料电池商品化的主要因素。
关键词：新能源；燃料电池；高效率；环境保护。
AbstractEnergy is the basis of the economy. Human beings in order to make more effective use of energy, has been making unremitting efforts. The history of the use of energy, there have been several revolutionary changes each time changes are greatly promoted the development of our society. Secondary energy in the steam due to short transmission distance, it is difficult to store and the application is limited; electricity transmission faster, the transmission distance, but there is energy loss in the transmission process, difficult to store shortcomings; hydrogen both long-distance transmission. can facilitate the storage, and thus become the ideal energy of the twenty-first century, the twenty-first century is also known as a hydrogen century. Over the years people have been trying to find the energy efficiency of higher energy without polluting the environment, and thus lead to a fuel cell power generation technology. The fuel cell is not directly by the combustion process the fuel chemical energy converted into electrical energy, with the unique advantages of high energy conversion efficiency of the discharge of pollutants.The fuel cell by virtue of its unique advantages of application in various fields to accelerate the social development of society, and promote the social civilization. In this paper, the fuel cell technology, the principle of various types of fuel cells and their respective characteristics, and describes the application of fuel cells at home and abroad, noting that the main factors affecting the commercialization of fuel cell.Keywords: new energy; fuel cell; high efficiency; environmental protection.目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 介绍 (2)2 燃料电池技术 (2)3. 燃料电池的分类 (3)3.1碱性燃料电池（AFC） (4)3.2磷酸燃料电池（PAFC） (5)3.3熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) (6)3.4固体氧化物燃料电池(SOFC) (7)3.5质子交换膜燃料电池(PENFC) (8)4. 燃料电池的应用现状以及存在的问题 (10)4.1 燃料电池的应用现状 (10)4.2 燃料电池应用存在的问题 (13)5.国内外燃料电池发展现状 (13)5.1国际燃料电池技术的发展状况 (13)5.2 中国燃料电池技术的发展状况 (14)6.结语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)引言21世纪将是氢能的世纪，随着地下煤气化制氢以及金属合金贮氢等技术的日趋成熟，燃料电池作为把氢能直接连续转化为电能的高效洁净发电装置即将大规模全面进入社会。
燃料电池技术3篇
燃料电池技术第一篇：燃料电池技术的基本概念燃料电池是一种将化学反应能直接转化为电能的新型电池，可以清洁高效地产生电能，被认为是未来能源产业的重要方向之一。
燃料电池的基本原理是将燃料和氧气经过一系列反应，生成电能、水和少量废气。
与传统的化石燃料燃烧产生大量废气的方式不同，燃料电池具有环保、高效、安全等优点，因此在航空航天、交通运输、建筑等领域得到广泛应用。
燃料电池的种类根据不同的工作原理和反应物种类分为多种类型，如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池等。
其中，质子交换膜燃料电池是目前应用最广泛的一种燃料电池，其工作原理是采用离子交换膜将氢气和氧气分别引导到阳极和阴极，通过氢离子和电子的转移反应，产生电能和水。
另外，燃料电池作为一种颠覆性的能源技术，其经济性也备受关注。
目前，燃料电池的成本较高，仍需要进一步降低成本。
但随着技术的不断进步和产业规模的不断扩大，燃料电池的生产成本将逐渐降低，应用范围和市场前景也将不断扩大。
总之，燃料电池技术的发展将不断推动人类向清洁、高效、可持续的能源转型，具有重大的战略意义和发展前景。
第二篇：燃料电池技术的发展现状燃料电池作为一种新型能源技术，近年来得到了越来越广泛的关注和应用。
目前，燃料电池技术在交通运输、航空航天、建筑、能源储存等领域已经取得了诸多成功的应用案例，取得了显著的经济、社会和环保效益。
目前，燃料电池技术的发展主要存在以下几个方面的问题：1. 成本高。
燃料电池的成本较高，主要原因是材料成本和制造工艺成本等因素。
此外，燃料电池的寿命和性能等方面的稳定性还需要进一步改进。
2. 储氢问题。
燃料电池技术需要氢气作为燃料，但氢气储存和运输存在较大的安全风险和技术难度，需要进一步解决。
3. 市场应用问题。
目前，燃料电池技术的市场应用主要受到领域限制。
虽然在交通运输、航空航天、建筑等领域有较好的应用前景，但由于成本高、技术不稳定等原因，难以在大规模应用中替代传统能源。
微生物燃料电池毕业设计论文
微生物燃料电池毕业论文目录A BSTRACT .................................................. 错误!未定义书签。
第一章．文献综述 (1)1.1能源发展与环境问题 (1)1.2微生物燃料电池 (1)1.2.1 微生物燃料电池的工作原理 (1)1.3微藻型微生物燃料电池 (2)1.3.1 微藻阳极底物型MFC (3)1.3.2微藻生物阳极型MFC (3)1.3.3微藻生物阴极型MFC (5)1.4微生物燃料电池的应用前景 (5)1.5本课题研究容，目的及意义 (6)1.5.1本课题研究目的及意义 (6)1.5.2 本课题的主要研究容 (6)第二章实验材料与方法 (7)2.1实验材料 (7)2.1.1主要试剂及仪器 (7)2.1.2实验装置 (8)2.2实验方法 (9)2.2.1 MFC的接种及启动运行 (9)2.2.2 MFC运行条件 (11)2.2.3 测定指标及方法 (12)2.2.4 实验材料处理方法 (12)2.2.5实验容 (12)第三章结果与讨论 (14)3.1各周期输出电压的情况 (14)3.2各周期阴极藻的生长情况 (15)3.3各周期阳极人工废水的COD处理情况 (16)3.4各周期阴极溶氧的变化情况 (17)第四章结论与展望 (20)4.1结论 (20)4.2展望 (21)参考文献 (22)第一章．文献综述1.1能源发展与环境问题能源是人类赖以生存的物质基础，它与社会经济的发展和人类的生活息息相关，开发和利用能源资源始终贯穿于社会文明发展的整个过程。
20世纪50年代以后石油危机的爆发，对世界经济造成了巨大影响，国际舆论开始关注起世界“能源危机”问题。
世界能源危机是人为造成的能源短缺。
联合国环境署的报告表明，整个地球的环境正在全面恶化，环境问题是一个全球性问题。
社会发展至今天，人类己经强烈地意识到和感受到生存环境所受的威胁，也热切地期盼着生活空间质量的改善。
燃料电池毕业论文
Pt基（-CeOx）/C复合薄膜电极制备与电化学活性分析学校：理工大学专业：材料科学与工程班级：2008级一班学生：静指导教师：滨导师单位：材料科学与工程学院教师职称：高级工程师日期：2012年05月29日Preparation and Analysis on electrochemistry activity of Pt(-CeO x) membrane catalystUniversity：Kunming University of Science andTechnology Major： Materials Science and EngineeringClass： Materials Science and Engineering081 Student name： Jing LiGuidance teacher： Yang BingWork unit： Kunming University of Science and Technology Professional Title： Senior engineerDate：May 2012目录摘要4Abstract6第一章前言71.1 燃料电池的概述71.1.1 燃料电池的特点 (8)1.1.2燃料电池材料进展 (8)1.2 铂的概述.............................. 错误!未定义书签。
１.3 铈的概述 (15)1.3.1铈的性质与其应用 (15)1.3.2铈的来源 (16)1.3.3铈的广泛应用 (16)1.4 Pt/C催化剂的制备技术 (18)1.4.1 载体的选择与预处理 (18)1.4.2 Pt/C催化剂的制备方法 (19)1.4.3 Pt/C催化剂的后处理 (20)1.5 本论文研究的思路和主要容 (20)第二章薄膜电极的制备与表征312.1 实验材料与仪器 (31)2.2 薄膜电极的制备 (32)2.2.1 制备原理 (32)2.2.2 制备流程 (35)2.3 电化学性能表征 (45)2.3.1三电极单密封电解池体系 (45)第三章性能分析533.1 性能分析 (53)3.1.1 退火样品的性能分析533.1.2 S系列样品的性能分析 (56)3.2成分含量分析 (59)3.3 XRD分析 (59)3.4 本章小结 (61)第四章结论 (61)总结与体会 (63)致 (64)参考文献 (65)摘要能源是人类生存和发展的必需品和源泉，随着能源被大量不停的消耗，人类开始投入大量资金研发新能源。
燃料电池发展研讨论文
燃料电池发展研讨论文【摘要】由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。
近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。
燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。
早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。
但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。
近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。
燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。
美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。
”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池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积木化的动力装置。
预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。
美国ArthurD.Little公司最新估计，2000年燃料电池在能源系统市场将提供1500～2000MW动力，价值超过30亿美元，车辆市场将超过20亿美元；2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。
燃料电池的工作原理和分类、特点和优势燃料电池发生电化学反应的实质是氢气的燃烧反应。
它与一般电不同之处在于燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是起催化转换作用。
所需燃料(氢或通过甲烷、天然气、煤气、甲醇、乙醇、汽油等石化燃料或生物能源重整制取)和氧(或空气)不断由外界输入，因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的装置。
以熔融碳酸盐型燃料电池为例，图1为燃料电池的结构示意图。
图1熔融碳酸盐燃料电池单电池结构示意图在燃料电池电极上反应如下：阳极反应：H2+CO32-＝H2O+CO2+2e-阴极反应：1/2O2+CO2+2e-＝CO32-总反应：1/2O2+H2＝H2O燃料电池多种分类。
燃料电池技术现状分析论文
燃料电池技术现状分析论文燃料电池技术作为可再生能源核心领域的重要组成部分，被誉为“能源革命”中的一大亮点，其应用逐渐扩大到重电力、交通运输甚至是移动电力等各个领域。
目前，全球燃料电池技术的开发和应用形势十分乐观，但燃料电池还面临一些技术难点和挑战，本文将从燃料电池技术现状分析出发，探讨燃料电池技术所面临的困境和未来发展方向。
一、燃料电池技术现状燃料电池技术是将化学能转化为电能的一种新型技术，它可以通过利用氢气、甲烷、乙醇、丙烷等气体或液体作为燃料，采用电化学反应将燃料和氧气直接转化为电能，每种燃料有不同的类型，包括氢气燃料电池、甲醇燃料电池和乙醇燃料电池等。
其中氢气燃料电池是目前燃料电池应用最为广泛的一种。
氢气燃料电池技术具有高能量密度、清洁环保、发电效率高等优势，在汽车、电力、航空航天、军事等领域具有广泛的应用前景。
当前，氢气燃料电池技术已经进入产业化阶段，主要厂商有丰田、本田、通用、福特、戴姆勒、大众等的汽车制造商和百万瓦级的电力公司。
随着燃料电池技术的发展和应用，业内普遍认为燃料电池技术的核心技术已经具备，但整个系统的成本、耐久性、系统复杂性和大规模生产的能力仍存在很大的挑战。
二、燃料电池技术所面临的困境1.成本燃料电池技术目前的成本仍然很高，构造成本和制造成本各占总成本的一半。
主要原因是燃料电池材料成本高，生产过程复杂，生产规模小，经济性不足。
此外，配套设施和基础设施的建设也需要大量的资金支持。
2.耐久性燃料电池的耐久性仍然是影响其商业化的关键因素，目前燃料电池的寿命约为3-5年，还无法满足商业应用的要求。
需要解决的问题主要是燃料电池寿命问题和高温高压环境下热失配的问题。
3.复杂性燃料电池的系统复杂度高，需要更多的控制系统和管理系统的支持，而这些系统和管理系统的开发成本高，需要更多的工程师参与。
因此，燃料电池技术的大规模推广和商业化需要大量的投入。
4.政策支持多个国家政府出台的燃料电池相关政策已经对燃料电池技术发展起到积极的推动和作用。
燃料电池介绍应用论文
摘要燃料电池以其效率高，排放少，质量轻，无污染而深得人们的关注。
本文按燃料电池可用电解质的不同来分类，分别对各类燃料电池的原理，结构，优缺点，发展概况进行综述。
关键词燃料电池电解质电池反应电动车用电源Abstract The fuel battery is a kind of chemical reactor，which switch the chemical energy to electric energy．Its high efficiency，few dischargement，light weight and no pollution draw public attention．In this article the fuel batteries are classified for different electrolytes，structures，advantages，disadvantages and recent development of different fuel batteries are reviewed．Key word fuel battery electrolyte battery reaction dynamoelectric power supply．燃料电池和普通电池有很大的差异，它实际上是一个化学反应器。
是一种把化学能直接转换成电能的装置。
燃料电池没有直接的燃烧过程。
而燃料从外部不断输入，它就能不断地输出电能，它的反应物通常是氢和氧等燃料，它的副产品一般是无害的水和二氧化碳。
燃料电池的种类很多，按电池所用电物质的不同来分类。
燃料电池大体上分为：碱性电解质燃料电池(AFC)，高分子电解质燃料电池(PEFC)，磷酸型电解质燃料电池(PAEC)，熔融碳酸型电解质燃料电池(MCFC)和固体氧化物电解质燃料电池(SOFC)5类。
本文按电池工作温度由低到高的顺序，对各类燃料电池的发展概况进行综述。
燃料电池相关的作文
燃料电池相关的作文
燃料电池，未来已来。
嘿，听说过燃料电池吗？那可不是什么科幻玩意儿，是真实存
在的高科技产品！简单来说，它就像是个会自己发电的神奇小盒子，直接把化学能变成电能，环保又高效。
说起这燃料电池，它的效率可是杠杠的！跟那些老旧的发动机比，它几乎不产生废热，能量转换超快，一点儿都不浪费。
这样一来，能源利用率大大提高，咱们的地球也能轻松点。
当然啦，环保可是燃料电池的招牌！你知道吗？这家伙在发电
过程中，除了水几乎啥都不产生。
想象一下，以后咱们的车子、房
子用的都是这种清洁能源，地球妈妈该多开心啊！
不过话说回来，燃料电池也不是完美无缺的。
它的成本可不低，反应机制也复杂得很，使用寿命也有限。
但这些挑战嘛，都是科学
家们的动力来源，他们可不怕困难，正努力让燃料电池更便宜、更
耐用呢！
说到未来，我可是充满期待！随着科技的不断进步，燃料电池肯定会越来越便宜，反应机制也会越来越简单。
到时候，家家户户都可能用上这种清洁能源，咱们的生活肯定会变得更加美好！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
质子交换膜燃料电池的研究开发及应用学院: 化学化工学院专业：化工与制药年级：2009级******学号：************指导老师：赵彦春教授质子交换膜燃料电池的研究开发及应摘要: 介绍了国内外研究质子交换膜燃料电池的整体现状及水平,从电催化剂、膜电极及其制备工艺、质子交换膜等几个方面,综述了质子交换膜燃料电池在材料及部件方面取得的成绩及研究现状,概述了质子交换膜燃料电池目前在电动车、船舶、移动电源等方面的应用情况。
提出了我国质子交换膜燃料电池的发展方向。
关键词: 质子交换膜燃料电池电池材料部件研究开发燃料电池是一种将氢燃料和氧化剂之间的化学能通过电极反应直接转化成电能的装置。
由于其具有效率高、污染小、建厂时间短、可靠性及维护性好等优点,被誉为是一种继水力发电、火力发电、核电之后的第四代发电技术[ 1 ]。
其中质子交换膜燃料电池( PEMFC) 以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题,具有能量转换效率高、无污染、可室温快速启动、寿命长和功率密度高等特点,在固定电站、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。
质子交换膜燃料电池的研究工作在国外开展较早,起于20世纪60 年代,目前已处于样机研制并向产业化发展,由电堆研究向系统开发发展的阶段[ 2 ]。
我国对质子交换膜燃料电池的研究开展于20 世纪90 年代中期,1997 年原国家科委批准了“燃料电池技术”为国家“九五”计划中重大科技攻关项目之一,其中PEMFC 为主要研究项目[ 3 ]。
目前PEMFC 已由基础性研究拓展至PEMFC 系统和样机的研制,有望在不远的将来取得可喜成果。
1 质子交换膜燃料电池的整体研究现状及水平我国对质子交换膜燃料电池的研究工作基本上始于20 世纪90 年代中期,最近两年几个研究单位在质子交换膜燃料电池研究方面取得了巨大的成功。
北京理工大学经过几年的探索,在膜电极制备、反应条件控制、反应物和产物流程设计及电池堆的密封性能等方面都取得了显著的进展,在最新几年开始在单电池试验的基础上进行组堆试验,1999 年也已成功组装了电动车用PEMFC 石墨电池堆[ 4 ]。
电池堆运行时的平均功率为50W ,峰值功率可达70W。
自组装后电池堆稳定运行半年以上性能仍然良好。
中国科学院大连化学物理研究所从1993年开展质子交换膜燃料电池工作的研究[ 5 ],他们于1999 年成功组装了35 对千瓦级质子交换膜燃料电池组[ 6 ] ,该电池组的主要特点是工作温度无须严格控制,电池组可在室温至100 ℃间正常工作。
室温启动性能好,电池无须预热升温。
2001年大连化学物理所研制的5～10 kW电池组的输出性能已超过加拿大Bal2lard公司研制的MARK5(5kW)和MARK 513(10kW) ,接近该公司20世纪90年代后期研制MARK700(25～30kW)电池组的性能。
大连化学物理所在国际上首创薄金属板改性制备双极板独特工艺,与碳双极板相比更适于批量生产。
其千瓦级质子交换膜燃料电池技术已经成熟,电池组的性能已达到国际先进水平,部分技术已达国际领先水平,具备了商业开发的条件。
由于质子交换膜燃料电池具有高功率密度、快速启动能力、结构简单等特性,美国能源部(DOE)已选择将其作为主导技术进行发展[ 7 ]。
由美国三大汽车公司(福特、通用和克莱斯勒) 组成的PNVG在美国能源部的资助下开展质子交换膜燃料电池的研究,其主要目标之一是研制中型客用电动汽车。
德国柏林在2000年年底建成了欧洲首座250kW质子交换膜燃料电池电站,该电站由加拿大Ballard 公司与其合作者ALSTOM 提供,被认为是质子交换膜燃料电池技术在欧洲商业化的关键一步[ 8 ]。
质子交换膜燃料电池技术在国外发展已相当成熟,目前已走向商业化应用阶段。
2 质子交换膜燃料电池材料及部件的研究现状质子交换膜燃料电池制备的关键技术已经成熟,但是限制其商业化的最大障碍是其制作成本太高,包括电催化剂、电极和电解质膜等三个方面。
为降低电极成本,须降低电极的载铂量,提高电催化剂的利用率。
目前,国内外在研究电池部件方面作了大量工作。
2. 1 电催化剂质子交换膜燃料电池的电极催化剂包括阳极催化剂和阴极催化剂。
对于阴极催化剂,研究重点一方面是改进电极结构,提高催化剂的利用率;另一方面是寻找高效价廉的可替代贵金属的催化剂。
阳极电催化剂的选用原则与阴极催化剂相似。
但阳极催化剂应具有抗CO中毒能力,因为质子交换膜燃料电池对燃料气中的CO非常敏感。
质子交换膜燃料电池多采用铂作为电催化剂,它对于两个电极反应均有催化活性,而且可长期工作。
目前研究最多的阳极抗CO毒化的电催化剂有Pt2Ru 和Pt2Sn二元合金。
这些催化剂既包括二元Pt2Mo合金和三元合金如Pt2Ru2Mo和Pt2Co2Mo,同时也包括含钼氧化物的铂基复合催化剂。
为了提高质子交换膜燃料电池中电催化剂的活性,减少铂的用量,降低成本,近年来对新型催化剂的研究工作日益增多。
中科院长春应用化学研究所对碳载铂的二元合金作为氧还原催化剂的研究作了大量工作[ 9 ]。
他们采用松木碳为载体,水合肼为还原剂,通过化学还原法制备了Pt2Mn/C催化剂,并通过涂敷和热压制得催化剂2Nafion 膜电极。
与他们以前制备的Pt/C和Pt2Cr/C催化剂相比,Pt2Mn/C催化剂以氧的电还原活性更高。
同时Pt2Mn/C催化剂经热处理后性能有较大提高。
寻求铂以外的价格较低的电催化剂,是质子交换膜燃料电池电催化剂研究的一个重要方向。
目前,非铂系电催化剂研究大多集中在氧还原阴极电催化剂。
在可能的替代催化剂中,较为引人注目的是热解或非热解的过渡金属大环化合[ 10 ]。
2. 2 膜电极及其制备工艺质子交换膜燃料电池的电极是一种多孔气体扩散电极,一般由扩散层和催化层组成。
扩散层的作用是支撑催化层、收集电流,并为电化学反应提供电子通道、气体通道和排水通道;催化层则是发生电化学反应的场所,是电极的核心部分。
大连化学物理所从1994 年开始电极的研究工作,到1998年采用薄层催化层电极结构,研制成功的电极载铂量已降至0.08mg/cm2 [ 11 ]，这种电极催化层厚度约为5μm ,利用率为30%。
采用此电极与Nafion112膜组装的单电池,性能可达750mA/cm2 ,0.7V ,且电极的催化剂活性远大于E2TEK公司的电极。
1999 年该课题组又提出了一种新的电极制备方法[ 12 ],在薄层催化层电极制备中加入造孔剂,并使用喷涂方法,使质子交换膜燃料电池电极中的载铂量降到0. 02 mg/cm2 。
在该方法与传统方法相比,操作简单,成本低,容易放大,为进一步降低电极成本打下了基础。
此外，德国航空航天中心(DLR) [13]也正在研制低成本的膜电极制备技术。
他们首先制备出电极粉末,将粉末干喷涂到电解质膜上,用气体扩散层对膜进行热滚压或冲压。
采用此种方法制备出的反应层厚度小于5 μm ,因此减少了催化剂用量及成本。
在整个制备电极过程中不需要溶剂,因此有利于环保并节省了干燥所需的时间。
将制备的超薄反应层用于质子交换膜燃料电池的膜电极,使得所用贵金属量减少,因此制备成本降低,可用于商业化应用。
2. 3 质子交换膜电解质膜(质子交换膜) 是质子交换膜燃料电池的核心组件, 是一种隔膜材料,是电解质和电极活性物质的基底,此外还是一种选择透过性膜, 它是质子交换膜燃料电池的核心组件。
目前在国内外应用最广泛的仍然是由美国Dupont 公司研制的全氟磺酸质子交换膜[ 14,15 ] , 而且使用性能最佳的薄膜电解质Nafion 112。
全氟磺酸质子交换膜具有优良的导电性能和其他一系列优点, 其主体材料是全氟磺酸型离子交换树脂, 是一种与聚四氟乙烯相似的固体磺酸化含氟聚合物水合薄片。
继Nafion 膜之后,美国能源部资助下的美FosterMiller 公司也在研制用于燃料电池的低成本、高温固体聚合物电解质膜( HT2SPEM)。
他们采用溶液吸收工艺,用浇注基体和聚苯基砜磺酸离子传导聚合物制备了复合固体聚合物电解质膜。
通过调节基体的孔隙度以及离子传导聚合物溶液的浓度可以控制电解质膜的最终组成。
这种电解质膜具有离子交换能力、离子传导性、气体渗透性和尺寸稳定性,性能优于目前商业化的电解质膜。
3 质子交换膜燃料电池的应用现状质子交换膜燃料电池的应用范围很广,可用于固定式电源(发电厂和备用电源等) 、电动汽车、船舶、运输、便携式电源等。
在国内目前研究最多、应用开发较成功的,是电动汽车用质子交换膜燃料电池。
继国内几家单位成功组装成电动车用质子交换膜燃料电池堆以后,2001 年1 月我国首台质子交换膜燃料电池电动汽车在车城湖北十堰试车成功。
该车为国家“九五”重点科技攻关项目,由大连化学物理所负责30 kW质子交换膜燃料电池及其系统的开发,电工研究所负责电气驱动控制系统的研究开发、东风汽车工程研究院负责整车设计、匹配及整车控制系统的开发。
该车的质子交换膜燃料电池是由以氢气为燃料的6台5 kW电池组构成的电池堆,其整体性能相当于奔驰、福特与加拿大巴拉德公司联合开发的MK 7 质子交换膜燃料电池电动车的水平,但目前使用的气体减压器、各种阀件等辅助部件尚与国外有一定的差距。
此车的研制成功,实现了我国质子交换膜燃料电池电动汽车研究的零突破,为深入开展质子交换膜燃料电池电动汽车的研发和产业化打下基础。
加拿大巴拉德(Ballard) 公司被认为是研制、生产和销售用于运输、发电和便携式电源产品的质子交换膜燃料电池的世界领导者。
从1993 年与巴拉德合作以来,戴姆勒克莱斯勒汽车公司已生产出四代质子交换膜燃料电池电动汽车样机和一代公共汽车样机。
福特汽车公司在1999 年生产出两辆质子交换膜燃料电池电动汽车样机, 2000 年底, 在底特律又引进了THINK FC 5 燃料电池电动汽车样机。
美国能源部(DOE) 和美国汽车工业协会也在PNGV ( Partnership for a New Generationof Vehicles) 的资助下进行质子交换膜燃料电池电动汽车的研究,计划在2004 年将其燃料电池电动汽车推向市场。
此外,质子交换膜燃料电池在小型摩托车方面亦有广阔的应用前景。
利用质子交换膜燃料电池驱动的摩托车可极大地减轻城市污染。
1999 年,加拿大巴拉德公司与日本雅马哈摩托车公司签署了25 万美元的合同,为其提供摩托车用质子交换膜燃料电池。
除了在电动汽车上的应用外,质子交换膜燃料电池在船舶方面得到了大量应用。
早在20 世纪70 年代质子交换膜燃料电池系统就被选择用作德国海军潜水艇的无空气发动机(AIP) , Howaldtswerke Deutsche Werftstr (HDW) 公司经过近10 a 的研究,于80 年代初决定将AIP 用于潜水艇。