新能源材料作业(四)

新能源材料（四）

城市与环境学院土木一班

学号0802090134 潘大盟

1、简要说明燃料电池与其他电池的区别病阐述燃料电池的优越性。

区别：

1其他电池使用过程中有充放电循环，而燃料电池无充放电循环；

2其他电池是二次电池，而燃料电池是一次电池；

3其他电池无持续供给燃料，并在电池内有可逆反应发生，而燃料电池中的反应物为持续供给；

4其他电池的电解质一般为酸、碱、盐的水溶液或其他介质溶液，燃料电池的电解质则可以为固体或熔盐等（如SOFC的电解质可以为固体氧化物）、

5其他电池使用温度一般为室温，而不同种类的燃料电池可在许多特定的温度下运行（取决于电解质的工作温度），如SOFC需要在600-1000摄氏度下工作；燃料电池的优越性：

（1）能量转化效率高他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。

（2）有害气体SOx、NOx及噪音都很低 CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。

（3）燃料适用范围广

（4）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

（5）负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。

2、电池催化剂是燃料电池的核心部件，简单说明催化剂的作用，并列举几种燃料电池的催化剂。

燃料电池催化剂的作用：燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持其电力，所需的燃料是「氢」，燃料电池的运作原理，也就是电池含有阴阳两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。氢气由燃料电池的阳极进入，氧气（或空气）则由阴极进入燃料电池。经由催化剂的作用，使得阳极的氢原子分解成两个氢质子与两个电子，其中质子被氧『吸引』到薄膜的另一边，电子则经由外电路形成电流后，到达阴极。在阴极催化剂之作用下，氢质子、氧及电子，发生反应形成水分子，因此水可说是燃料电池唯一的排放物。燃料电池所使用的「氢」燃料可以来自于任何的碳氢化合物，例如天然气、甲醇、乙醇(酒

精)、水的电解、沼气…等等。由於燃料电池是经由利用氢及氧的化学反应，产生电流及水，不但完全无污染，也避免了传统电池充电耗时的问题，是目前最具发展前景的新能源方式，如能普及的应用在车辆及其他高污染之发电工具上，将能显着改善空气污染及温室效应。

燃料电池催化剂举例：高分子固体电解质型燃料电池（PEFC）、直接甲醇型燃料电池（DMFC）z中，使用铂（Pt）作为催化剂材料。通过在铂的表面吸附氢分子后在吸附点由分子分裂成原子状态，在低温下也容易产生反应。但是铂为稀有金属，属于有限资源，因此要有效的利用。

3、列举几种燃料电池的燃料。

熔融碳酸盐型燃料电池的燃料是CO、固体氧化物型燃料电池的燃料可以用CO、煤气化的气体作为燃料、质子交换膜燃料电池利用氢气（由甲醇、天然气或石油得到）作为燃料与氧气（由空气得到）燃烧发电的。综上所述，燃料电池的燃料有一氧化碳（CO），氢气（H2）

4、电池中通常会用到隔膜，简单说一下其应用。质子交换膜是一种膜，说一下质子交换膜的要求。

隔膜的作用主要用于分割燃料（氧化剂）和传导质子的作用，质子膜是电解质的核心部件，它必须具备强度高、耐高温熔盐的腐蚀，浸入熔盐电解质后能够阻挡气体通过，并且具有良好的离子导电等性能。

5、简单说明燃料电池中双板极板的特点。

双极板是PEMFC的一个多功能的组成部件，除了起支撑膜电极和在两个单体电池间集流导电的作用外，还有导通气体、排水和传热等作用。

双极板是MCFC的一个多功能部件，它起如下作用：

一是将阳极气氛与阴极气氛分离，因此，双极板应具有阻气功能；

二是提供单电池之间的电接触，因此双极板应是电的良导体；

三是提供一个密封区，将燃料和氧化剂通过由双极板、密封件等构成的共用孔道，经各个单池的进气管导入各个单池，并由流场均匀分配到电极各处；

四是利于电池组余热的排出，因为MCFC电池组效率一般在50%左右，所以双极板必须是热的良导体。

此外，从工业化考虑，制备双极板的材料应易于加工，适合于批量生产。