燃料电池双极板发展趋势和产业化挑战 演讲ppt
燃料电池讲解：PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้ 二、
一、制作氢氧燃料电池的设想
燃料电池是一种新型的化学电源， 是现在最引人注目的能源装置之一，是 高中化学教材新增添的学习内容。但教 材没有安排燃料电池的演示实验和学生 实验。因此我们就想自己研制燃料电池。 我们首先查阅了大量的有关燃料电池的 资料，做了大量的实验，通过不断改进， 最终研制出了一种不需用贵重金属的简 易氢氧燃料电池。
正 极
燃料电池由正极、 负极和离子导电的电 解质构成，其工作原 理与普通电化学电池 类似，燃料在负极氧 化，氧化剂在正极还 原，电子从负极通过 负载流向正极构成电 回路，产生电流。
四、氢氧燃料电池的工作原理
A
2e
-
2e
-
氢气
H+
H+
OH OH -
氧气
H2O 负极 正极
五、氢氧燃料电池的装置
石墨电极均为普通1号干电池的碳棒, 电 解槽为化学实验室盛装石蕊试纸的塑料盒。
二、燃料电池的定义
燃料电池是一种能够持续的 通过发生在正极和负极的氧化还 原反应将化学能转化为电能的能 量转换装置。燃料电池与常规电 池的区别在于，它工作时需要连 续不断地向电池内输入燃料和氧 化剂，只要持续供应，燃料电池 就会不断提供电能。
三、燃料电池的工作原理
燃料 导电离子 氧化剂
负 极 电 解 质
电子钟
（+）O2+ 4e- + 4H+= 2H2O
可走数十 分钟
（-）2H2-4e- + 4OH- = 4H2O
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氧气的碳棒为正极，附有氧 气的碳棒为正极。
燃料电池双极板
复合材料
要点一
总结词
复合材料结合了多种材料的优点，具有较高的机械强度、 耐腐蚀性和抗氧化性。
要点二
详细描述
复合材料由两种或多种材料组成，可以结合各种材料的优 点，弥补单一材料的不足。在燃料电池双极板制造中，常 用的复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复 合材料等。这些复合材料具有较高的机械强度、耐腐蚀性 和抗氧化性，能够承受燃料电池运行过程中的压力和温度 变化，同时保持稳定的性能。
02
燃料电池双极板材料
金属材料
总结词
金属材料具有较高的导电性和导热性，但易腐蚀，需要采取防腐蚀措施。
详细描述
金属材料如不锈钢、钛等在燃料电池双极板制造中应用广泛。它们具有良好的导电性和导热性，能够满足双极板 对电和热传导的要求。然而，金属材料容易受到腐蚀，特别是在燃料电池的酸性或碱性环境中，因此需要采取表 面涂层、合金化等防腐蚀措施来提高其耐久性。
其他领域
船舶
燃料电池双极板可用于船舶动力系统，提供清洁、高效的能 源，促进船舶行业的绿色发展。
航空航天
在航空航天领域，燃料电池双极板具有轻量化和高效能的特 点，为航天器和无人机提供动力支持。
05
燃料电池双极板的发展趋势与挑 战
技术材料如碳纤维复合材料、金属基复合材料等在双极板制造
精度与性能
新型制造工艺具有更高的制造精度和更优异的性能，尤其在复杂形 状和微孔结构的制造方面具有明显优势。
环境影响
传统制造工艺通常需要大量的材料和能源，而新型制造工艺可实现材 料的有效利用和节能减排。
04
燃料电池双极板的应用
交通工具领域
燃料电池汽车
燃料电池双极板作为核心组件， 为燃料电池汽车提供电力，具有 零排放、高效率和长续航里程等 优点。
燃料电池的分类及发展教育PPT讲座课件
因此可用于小型的固定发电装置。
• 如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧 化碳和其它杂质也非常铭感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为 一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。
清溪山房位于湖南省长沙市浏阳市小 河乡田 心村125号
清溪山房位于湖南省长沙市浏阳市小 河乡田 心村125号
图10－3 燃料电池的基本单元
燃料电池的工作原理（以氢氧磷酸型电池为例）
（1）氢气在阳极催化剂的作用下，发生下列阳极反应：
H 2 2H 2e
清溪山房位于湖南省长沙市浏阳市小 河乡田 心村125号
（2）氢离子穿过电解质到达阴极。电子则通过外电路及负
载也达到阴极。在阴极催化剂的作用下，生成水反应式为：
• ①因为电解质为碱性，易与CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀，严重影响电池性能，所 以必须除去CO2，这给其在常规环境中应用带来很大的困难。
• ②电池的水平衡问题很复杂，影响电池的稳定性。 清溪山房位于湖南省长沙市浏阳市小 河乡田 心村125号
• 2.1.4、碱性染料电池的发展现状 • 碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，碱性燃料电池）是最早开发并获得成功的燃料电池，早在20
2
2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC）
• 2.2．1质子交换膜燃料电池简介
• 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原 清溪山房位于湖南省长沙市浏阳市小河乡田心村125号 理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的 场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。 工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。
燃料电池及其发展 ppt课件
9.2 燃料电池热力学基础
一、 燃料电池电动势
EE0 RTln aH2O
nF
1
P P2 H2 O2
温度系数
E S T P nF
压力系数
E lg
p
T
二、燃料电池效率
电池理论效率：
T
1 TS H
电池实际效率 TVC
电压效率
V
V E
电流效率（法拉第效率） C
i im
9.3 燃料电电化学动力学基础
图9-8双孔结构碱性燃料电池电极
图9-9碱性燃料电池憎水电极
二、电解质和基体
1. 电解质：KOH水溶液：其浓度一般为（6～8） molL-1。 电解质存在方式：自由型和固定型。 自由型电解质（循环式）：通常在动力泵的作用下不 断通过燃料电池，带走电化学反应产生的水和热，然 后将水和热从所排出电解质中去除后再循环回燃料电 池。 固定型电解质通常固定地保持在多孔的电解液基体材 料中
二、特点（Characteristics)
1.不受卡诺循环限制，能量转换效率高； 2.清洁能源； 3.负载响应速度快； 4.良好的建设、运行和维护特性，应用范围广阔； 5.燃料来源广泛，副产物水和热可回收利用。
不足： 价格昂贵，高温时寿命和稳定性不理想，缺少 完善的燃料供应体系
燃料电池能量效率
燃料电池低噪声
甲醇 天然气、丙烷气、丁烷气 汽油、煤油等石油制品 3.煤炭气化 4.从废气、垃圾、家畜粪便中提取甲烷进行重整
四、分类（Classification）
1. 所用燃料：直接型，间接型，再生型 2. 工作温度：低温，中温，高温，超高温 3. 电解质类型：
➢ 低中温型 碱性燃料电池（AFC） 磷酸燃料電池（PAFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC） [直接甲醇燃料电池 （DMFC）]
燃料电池发展历程及研究现状ppt课件
以净化煤气、天然气为燃料的熔 融碳酸盐型燃料电池(MCFC，称 为第二代燃料电池)
还有固体氧化物电解质燃料电池 (SOFC，称为第三代燃料电池)
完整版PPT课件
19
1993 年
1993 年, 加拿大
Ballard 电力公司展示
[19] 沁 梦 . 诺 基 亚 推 出 使 用 燃 料 电 池 的蓝牙耳机. /information/newproduct/s hownewproduct.asp?id=2635, 2004-07-12
完整版PPT课件
26
直接醇类燃料电池
克莱斯勒公司也生产出时速 可达 35 km h-1 的 DMFC 电动汽车
完整版PPT课件
28
直接醇类燃料电池
3 蒸汽与空气可形成爆炸性物质， 4 需由非再生的化石燃料获得， 5 易通过质子交换膜渗透到阴极[21]等。
这些缺点使得世界各国科学家已开始寻找其 他更好的燃料来代替甲醇。
[21] Fujiwara N, Friedrich K A, Stimming U. Ethanol oxidation on PtRu electrodes studied by differential electrochemical mass spectrometry. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999, 472: 120-125
目前我们所面临的是能源危机和环境污染 等问题。
完整版PPT课件
4
1.1能源问题
燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的 化学能转换为电能的能量转换装置，是一 种绿色的能源技术。
燃料电池简介ppt课件
2023-10-27
目录
• 燃料电池概述 • 燃料电池的特点 • 燃料电池的应用场景 • 燃料电池的发展现状与趋势 • 燃料电池的未来挑战与机遇 • 总结与展望
01
燃料电池概述
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置。
它由正负极、电解质和外部电路组成，通过反应将燃料和氧化剂中的化学能转化 为电能。
要点一
固定电源
燃料电池可以作为一种可靠的固定电源，为家庭、商业 和工业用途提供电力。它们可以在断电或电力故障时提 供电力，并具有更高的能源效率和更低的维护成本。
要点二
分布式能源
燃料电池也可以作为一种分布式能源，为社区提供电力 。例如，一些城市已经开始使用燃料电池作为其分布式 能源的一部分，以减少对传统电网的依赖。
03
未来，燃料电池将成为一种重 要的能源转换方式，为人类的 生产生活提供更加清洁、高效 的能源解决方案。
05
燃料电池的未来挑战与机遇
技术挑战
01
02
03
材料问题
燃料电池的电解质、电 极和膜等关键材料仍需改 进，以提高其性能和稳定 性。
催化剂问题
在燃料电池中，催化剂 是促进反应的重要元素， 但目前催化剂的性能仍需 提升。
高效环保
总结词
燃料电池是一种高效和环保的能源转换技术。
详细描述
燃料电池通过将氢气和氧气结合产生电能和水蒸气，这个过程不会产生任何有害的排放物。此外，由于其高效 能量转换，燃料电池可以减少能源浪费，提高能源利用效率。
快速充电
总结词
燃料电池可以在短时间内完成充电。
详细描述
与传统的电池技术相比，燃料电池的充电速度更快。这是因为燃料电池的能量密度高，并且可以连续 供电，而不需要长时间的充电过程。
- 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)。
上海治臻新能源装备有限公司市场商务负责人，负责公司市场开发，商务拓展方向。
上海治臻新能源装备有限公司（简称“上海治臻”）成立于2016年3月10日，公司由上海交通大学技术团队发起、上汽集团等单位参与设立，是中国第一家燃料电池金属极板的专业制造企业。
公司拥有完全自主知识产权，专注于高性能低成本的燃料电池金属极板的批量化制造，开发了具有自主知识产权的燃料电池金属极板流场设计、精密成形、高速激光焊接和高性能复合纳米涂层等先进工艺，形成了系统的金属极板制造技术。
周建平
上海治臻新能源装备有限公司市场商务负责人
先生
业化挑战
上海治臻新能源装备有限公司
主要内容
第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战
第三篇：治臻解决方案
产业背景
新能源汽车发展迅速、前景广阔
混合动力或插电式
纯电动
（续航里程短，充电时间长）燃料电池
（续航里程长，添加燃料时间短）
Navigant Research 最近发布的一份报告显示，2024年左右，燃料电池汽车每年的全球销量将接近23万辆。
燃料电池是未来新能源汽车的
必然选择！
双极板是车用燃料电池的核心部件
每辆车需要300-400片双极板，成本占电堆的30%。
而双极板特征尺寸小、相对面积大，结构复杂，加工难度高。
燃料电池结构
极板
膜电极
车用燃料电池400mm
1.0mm
0.8 mm
流道宽度≤1.0mm ；流道数量>60
车用燃料电池对双极板的要求
❒成本低、体积小、重量轻❒使用寿命长，稳定性好❒良好的机械性能
❒
抗冲击、抗震动性能好
-6
-
传统石墨双极板
❒铣削制造，效率低，成本高
冲压成形金属极板的技术特征
NISSAN
HONDA
GM
冲压成形金属双极板
冲压成形成本低，适合批量生产 材料超薄，电堆功率密度高
抗振性好，易于整车集成
基于冲压+焊接+涂层工艺的金属双极板及其电堆，成为国精密冲压激光焊接表面改性
电堆装配
-7-
主要内容
第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战
第三篇：治臻解决方案
挑战一：燃料电池汽车多样化需求
全球共有整车制造商约500家，汽车的多用途、多型号对燃料电池电堆提出多样化、定制化的柔性制造要求。
车型车载工况寿命要求成本要求…
功率几何尺寸
挑战二：
燃料电池制造要求高
孔隙率>0.78 几何偏差<5% 密封<0.001sccm 一致性
流道高度<10 μm 几何偏差<5% 密封<0.0001sccm
一致性
制造偏差层叠式引入 部件物化特性偏差引入 残次部件引入
✓密封性能？✓单池一致性？✓局部压损？✓接触性能？✓
排水性能？燃料电池关键部件制造偏差和残次品等引入层叠式结构极易引起电堆失效。
因此，电堆高比功率、高可靠性等对燃料电池制造水平提出更高的要求。
挑战三：金属双极板制造工艺要求高
构型设计两板三场的构型-“超薄”&“高性能”双极板冲压成形激光焊接精密成形与回弹补偿激光胶焊变形控制
“精密”
单极板表面涂层
多元复合纳米涂层“耐久”
主要内容
第一篇：双极板发展趋势第二篇：产业化挑战
第三篇：治臻解决方案
3.1 治臻关键自主核心技术
多物理场耦合优化极板设计
机理分析指导精密制造
3D结构
“原子尺度”构建功能性涂层
上海治臻金属极板制造车间
2017年底建成了国内首条完成燃料电池金属极板生产线，首次在国内实现金属极板由板型设计到全工艺链加工的交付能力，设计年产能达到50万片，形成千
辆车级别配套能力。
3.2 治臻极板大规模量产
电堆功率密度
第一代双极板
（石墨基）
成形、激光连接及表面处理；
效率高、成本低
强度高、致密；
石墨铣削或模压；
效率低，成本高；
脆性，抗振性能差；
1.0
2.0
3.0
第二代双极板
（2D金属）
第三代双极板
（3D金属）
流道更加细密
精度要求更高
一致性好
寿命更长；
效率高、成本低
；
技术发展的特征-未来工作设想
2020
20002015。