燃料电池的发展现状及研究进展资料

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燃料电池技术的发展现状与趋势

燃料电池技术的发展现状与趋势

燃料电池技术的发展现状与趋势随着全球环保和节能意识的不断加深,燃料电池技术因其高效、低排放、清洁等特点,成为人们普遍关注的焦点。

本文将介绍燃料电池技术的原理、应用、现状以及未来发展趋势。

一、燃料电池技术的原理燃料电池是一种利用化学反应将化学能转化为电能的装置。

它利用氢气和氧气等气体,在电极上反应产生电能和水等废物,无污染、高效、噪音低,是一种高科技环保节能的新型发电方式。

燃料电池的原理是利用电化学反应将氢气和氧气等气体在电极上反应,产生电能。

具体来讲,燃料电池由一个质子导体、两个极板及电解质和催化剂等组成。

随着氢气流经正极板,氢分子分解成氢原子,通过质子导体进入负极板,与与氧气和电子发生化学反应。

这种反应产生的电子会在电路中产生电流,从而产生电能。

二、燃料电池技术的应用燃料电池技术有着广泛的应用领域,可以应用于汽车、备用电力、物流运输、航空等领域,因此备受关注。

其中,燃料电池汽车是燃料电池技术最为广泛应用的领域之一。

燃料电池汽车的工作原理与普通汽车相似,只是用电代替了燃料,排放物质变成了水,没有污染。

除此之外,燃料电池汽车相比于传统燃油汽车具有更高的能源利用率。

据了解,一辆燃料电池汽车在公里数相同的情况下,比传统汽车节省30%左右的油耗,排放量只有传统汽车的一半左右。

三、燃料电池技术的现状随着近年来环保意识的不断提高,各国政府在节能环保方面加大了投入,推动新能源汽车发展。

燃料电池汽车作为一种环保、清洁的新能源汽车,备受世界各国政府、汽车厂商、能源企业、科研机构、高校等各界人士的重视。

目前,全球已经有不少汽车厂商推出了燃料电池汽车产品,其中,丰田、本田、戴姆勒、通用等国际汽车巨头都在不断研发和推广燃料电池汽车。

有关调查显示,到2025年燃料电池汽车的销量将高达50万辆以上。

另外,多个国家的政府纷纷出台了支持燃料电池汽车发展的政策和资金扶持。

四、燃料电池技术的发展趋势随着人们对环保和节能的需求不断提高,燃料电池技术的未来将更加广阔。

燃料电池技术的发展现状与未来趋势

燃料电池技术的发展现状与未来趋势

燃料电池技术的发展现状与未来趋势近年来,燃料电池技术备受关注并呈现快速发展的趋势。

燃料电池是一种将氢气与氧气反应产生电能的装置,其优势在于高效能、环保以及可再生能源的利用。

本文将探讨燃料电池技术的发展现状以及未来的发展趋势。

首先,我们来看燃料电池技术的发展现状。

当前,燃料电池技术已经应用于多个领域,尤其是交通运输和工业生产中的能源供应。

例如,一些汽车制造商已经开始推出燃料电池车型,并在市场上取得了一些成功。

此外,燃料电池也被广泛应用于无人机和船舶等领域,替代传统的能源供应方式。

然而,燃料电池技术还面临一些挑战和限制。

首先是氢气的储存和输送问题。

氢气具有极高的能量密度,但却是一种非常轻且易挥发的气体,这给储存和输送带来了一定的困难。

其次是成本问题,当前燃料电池技术的成本较高,制约了其在大规模应用中的推广。

此外,现有的燃料电池还存在寿命短、耐久性差等问题,需要进一步的改进和研究。

然而,尽管面临这些挑战,燃料电池技术依然呈现出良好的发展前景。

在未来几年,燃料电池技术有望迎来突破性的进展。

首先,随着能源危机的日益严重,替代传统燃料和能源的需求会越来越大。

燃料电池作为一种绿色环保的能源供应方式,将有望成为未来能源产业的重要组成部分。

其次,随着科技的进步和投资的加大,燃料电池技术的研究和开发速度也会进一步加快。

目前,科研机构和相关企业正在加大对燃料电池技术的投入,并进行了大量的实验和试验。

这些实验不仅有助于改进现有的燃料电池技术,还可能促进新型燃料电池的研发和应用,进一步推动技术的革新和提升。

最后,燃料电池技术的发展还受益于国际合作和政策支持。

在全球范围内,越来越多的国家开始重视燃料电池技术的发展,并采取了一系列的政策措施来鼓励相关研究和应用。

这种国际合作和政策支持将为燃料电池技术的发展提供有力保障,带来更为广阔的市场空间和发展机遇。

综上所述,燃料电池技术作为一种高效能、环保和可再生能源利用的方式,将在未来发展中发挥重要作用。

燃料电池技术的研究进展和应用前景

燃料电池技术的研究进展和应用前景

燃料电池技术的研究进展和应用前景随着环保意识的不断升温和化石能源的日益减少,新能源技术逐渐成为人们关注的焦点。

其中,燃料电池技术以其高效、环保、可靠等特点备受瞩目。

本文将对燃料电池技术的研究进展和应用前景进行探讨。

一、燃料电池技术概述燃料电池技术是指利用氢气和氧气等气体或有机物质等化学物质,在催化剂的作用下通过电化学反应转化为电能的一种技术。

与传统燃烧发电相比,燃料电池技术具有高能效、零污染、静音等优点,被认为是未来清洁能源的重要选择。

目前,燃料电池技术主要包括质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池等类型。

每种燃料电池技术的反应原理、材料及结构都有所不同,适用于不同的应用领域。

二、燃料电池技术的研究进展近年来,燃料电池技术在各领域得到了广泛应用。

以质子交换膜燃料电池为例,其在汽车、家庭、电力和航空航天等领域均有应用。

在应对能源危机和环境污染等问题上,燃料电池技术发挥着越来越重要的作用。

以下是燃料电池技术的研究进展:1. 材料方面的进展燃料电池的关键材料包括阳极、阴极、电解质等部分。

近年来,燃料电池材料的研发成为了燃料电池领域的热门话题。

研究者通过不断改进材料的性能,以提高燃料电池的耐久性、效率和稳定性。

2. 系统集成方面的进展燃料电池基础研究中心在燃料电池领域里积极进行质子交换膜燃料电池系统高效低成本多反应器组流量分配器的研究,研究者提出了较创新的思路,取得了一定的进展。

同时,压缩式多反应器组燃料电池系统、积极微面条件下的燃料电池系统等也是研究热点。

3. 应用方面的进展燃料电池技术的应用范围越来越广泛。

在燃料电池汽车领域,包括特斯拉、丰田、本田等多家汽车制造商已纷纷加入到燃料电池汽车的研究和生产中。

除此之外,燃料电池系统还可应用于舰船、飞机、数码产品、船舶及城市燃气供应等领域。

三、燃料电池技术的应用前景燃料电池技术具有开发潜力巨大且应用前景广阔的优势。

预计到2050年,全世界能源需求将增长70%至80%。

燃料电池发展现状调研报告

燃料电池发展现状调研报告

燃料电池发展现状调研报告燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备,可以利用氢气或其他可燃气体进行发电。

燃料电池具有高效、环保、静音等特点,被认为是未来能源领域的重要发展方向之一。

本文通过对燃料电池发展现状的调研,对其技术进展、市场应用以及面临的挑战进行了总结。

一、技术进展燃料电池技术在过去几十年中取得了显著的进展。

首先,关于燃料电池的催化剂研究取得了重要突破,使得燃料电池的性能得到了显著提升。

其次,燃料电池的材料研究也得到了长足的发展,包括电解质材料、电极材料等方面。

此外,燃料电池的系统集成和控制技术也逐渐成熟,大大提升了燃料电池的可靠性和稳定性。

二、市场应用燃料电池在多个领域具有广阔的市场应用前景。

首先,燃料电池在交通领域的应用受到了广泛关注。

随着氢能源基础设施的建设逐渐完善,燃料电池汽车的市场份额有望逐渐增长。

其次,燃料电池还可以作为分布式能源系统中的重要组成部分,为建筑物、工厂等提供电力。

此外,燃料电池也有望在航空、船舶等领域实现应用,取代传统燃料。

三、面临挑战虽然燃料电池技术已经取得了巨大的进展,但仍然面临一些挑战。

首先,燃料电池的成本问题是目前最大的挑战之一。

燃料电池的制造成本高,且依赖于稀有金属等材料,使得其商业化进程受到一定阻碍。

其次,燃料电池氢气的储存和输送也是一个技术难题,需要配套建设完善的氢能基础设施。

此外,燃料电池系统的寿命和可靠性也需要进一步提升。

综上所述,燃料电池作为一种高效、环保的能源转换技术,在技术进展、市场应用方面取得了一定的成果。

然而,燃料电池仍然面临着一些挑战,如成本、氢气储存和输送以及系统的寿命和可靠性等问题。

未来,需要进一步加强燃料电池相关技术的研究,促进其商业化进程,为推动可持续能源发展作出更大贡献。

燃料电池技术的现状及发展趋势

燃料电池技术的现状及发展趋势

燃料电池技术的现状及发展趋势随着环境保护意识的增强以及可再生能源的不断发展,燃料电池技术也逐渐走进我们的视野。

燃料电池技术是指将化学能转化为电能的一种新能源技术。

相比传统燃油车,它具有零排放、高效、清洁等优势,可谓是一种环保型的高端科技。

那么,燃料电池技术的现状和发展趋势究竟是怎样的呢?本文将从技术现状、市场前景和未来发展三个方面进行剖析。

1. 技术现状目前,燃料电池技术已经有了较大的进展,主要体现在以下三个方面:(1)电化学反应的稳定性逐渐增强燃料电池的核心部件是电化学反应膜,它的稳定性直接决定着整个燃料电池的寿命。

随着科学家们对电化学反应机理的了解越来越深入,对反应膜材料的研究和改良也取得了不小的成果。

(2)燃料电池的存储技术得到提升燃料电池的燃料一般为氢气或者甲醇等,如何有效地储存这些燃料也是燃料电池技术所面临的难题。

目前,科学家们正在研究开发一些新型的储氢或储甲醇技术,如将氢气储存于固体材料中,或者将甲醇直接储存于燃料电池的反应膜中等。

(3)生产成本有所下降从一开始的高成本,到现在的生产工艺逐渐成熟,燃料电池技术的生产成本逐渐降低。

科学家们正在不断寻求降低材料成本,提高生产效率的方法。

2. 市场前景燃料电池技术市场前景广阔,这一点早已不是业内人士的秘密。

特别是在汽车领域,燃料电池车已经成为了各大汽车厂商争相研发的领域,而其中日系汽车厂商尤为突出。

燃料电池车的优点不仅在于环保,同时在功率、稳定性等方面也有所突破。

以丰田的Mirai为例,它的最大功率达到了154马力,最大续航里程也能够达到了502公里,相比燃油车有了明显的提升。

而在价格上,基于国家对新能源的支持,燃料电池车也有了一定的降价幅度。

另外,燃料电池技术还具有广泛的适用性,可以用于移动电源、航空航天器、及家庭应用等领域。

燃料电池技术不仅可以涉足汽车领域,还可以延伸到各个领域,具有强大的市场竞争力。

3. 未来发展从技术趋势上看,燃料电池技术未来的发展方向将主要集中在以下几个方面:(1)提高燃料电池的功率密度目前,燃料电池的功率密度仍然较低,也就是说燃料电池发电效率有待进一步提升。

燃料电池技术发展现状与展望

燃料电池技术发展现状与展望

燃料电池技术发展现状与展望近年来,随着对环境保护和可再生能源的需求日益增加,燃料电池技术成为了热门话题。

燃料电池是一种通过将氢气和氧气转化为电能的技术,不仅可以代替传统的化石燃料,同时也可以减少环境污染和气体排放。

本文将探讨燃料电池技术的发展现状和未来展望。

一、燃料电池的种类目前,常见的燃料电池主要有 PEMFC、SOFC、PAFC 和 MCFC 等。

PEMFC是最为流行的燃料电池,它使用质子交换膜将氢气和氧气转化为水和电能。

SOFC是一种高温燃料电池,可在高温下使用各种燃料。

PAFC 和 MCFC 燃料电池都是传统的燃料电池类型,它们使用多段反应堆将燃料转化为电能。

二、燃料电池技术的发展现状1. 技术成熟度燃料电池技术已经被证明是可行的,并且已经在一些商业领域得到了广泛应用。

例如,汽车制造商已经开始将燃料电池作为可替代化石燃料的选择。

同时,燃料电池也在船舶、火箭和航空器等领域得到了广泛应用。

2. 成本问题燃料电池的成本仍然是制约其发展的主要因素之一。

尽管燃料电池的成本正在逐渐下降,但是与传统汽车的成本相比仍然较高。

汽车制造商正在努力优化燃料电池的设计,并寻找更便宜的材料来减少成本。

3. 能源密度问题虽然燃料电池可以提供清洁能源和减少污染,但是其能源密度仍然较低。

这意味着需要更多的电池才能提供同样的能量,从而增加了体积和重量。

三、燃料电池技术的未来展望1. 投入更多研究和开发随着对环境保护和可再生能源需求的不断增加,人们将会投入更多的研究和开发资源来改进燃料电池技术。

这将有助于降低燃料电池成本、提高其能源密度和增强其可靠性。

2. 提高燃料电池的效率改进燃料电池的结构和设计可以提高其效率,降低它们的成本。

同样,使用更好的材料也可以提高燃料电池性能和工作效率。

3. 多用途应用燃料电池的多用途应用使其更加具有前途。

这种技术可以在不同的领域使用,包括交通、工业和住房等多个领域。

未来,燃料电池可以成为家庭储能和城市能源系统的重要部分。

燃料电池的技术现状和发展趋势

燃料电池的技术现状和发展趋势

燃料电池的技术现状和发展趋势燃料电池是一种无污染、高效能的能源转化设备,近年来得到了越来越多的关注和应用。

本文将围绕燃料电池的技术现状和发展趋势,从以下三个方面进行介绍。

一、燃料电池的技术现状燃料电池是一种能够将氢气、甲烷等可再生能源转化为电能的装置,也可以利用能源颗粒,如氢离子、氧化物离子等,在经过化学反应后产生电能。

据统计,目前已经研制出多种类型的燃料电池,并投入了大量的应用。

一般来说,燃料电池主要包括固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、直接甲醇燃料电池等几种类型。

其中,PEM燃料电池是目前最为成熟、商业化应用最广泛的燃料电池类型之一,其具有体积小、质量轻、响应速度快等优点。

二、燃料电池的发展趋势(1)实现规模化、商业化应用尽管燃料电池技术的研究已经有了很长时间,但是其应用仍然非常有限。

未来,燃料电池仍然需要从实验室走向市场,实现规模化生产,并被广泛运用于汽车、铁路、海运等领域。

(2)持续提高燃料利用率和能量效率燃料电池的燃料利用率和能量效率是影响其应用价值的重要参数。

因此,未来燃料电池厂商应当继续强调技术改进,不断提高电池的燃料利用率和能量效率。

(3)开发新型催化剂在燃料电池的运行过程中,催化剂是十分重要的因素。

因此,开发新型催化剂,提升燃料适用能力和普适性,已成为燃料电池技术领域的新任务。

三、燃料电池的优缺点(1)优点① 燃料电池可以利用多种化学能源进行转化,具有能源利用效率高、效能高的特点。

其转换效率可达50%以上。

② 燃料电池不需要燃烧,因此排放无害物质,而且还可以减少有害气体的排放。

③ 燃料电池拥有体积小、质量轻、响应速度快等优点,因此在汽车、铁路、海运等领域具有广泛的应用前景。

(2)缺点① 燃料电池制造成本高,封装要求严格,还需要维护大量设备。

② 燃料电池塑料薄膜等零部件的封装性能、生长性高,需要不断地加强研发。

综上所述,燃料电池的技术现状和发展趋势十分值得我们关注。

燃料电池技术的发展现状及应用前景

燃料电池技术的发展现状及应用前景

燃料电池技术的发展现状及应用前景近年来,燃料电池技术逐渐成为了关注焦点。

燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置,通过氧化还原反应将电能和氧化剂、还原剂中的原子重新排列,产生电子流,从而产生电能。

由于其能有效地将化学能转化为电能,并且不会对环境产生污染,因此,燃料电池在能源领域被广泛应用。

下面我们将从燃料电池技术的发展现状及应用前景两个方面来详细解析这一技术。

一、燃料电池技术的发展现状燃料电池技术的发展历史可以追溯到1839年。

但由于其技术含量较高,所需的软硬件条件均很复杂,燃料电池的推广一直受限于制造成本,如何平衡成本和性能也一直是制约其推广应用的主要因素。

现在,燃料电池技术的应用领域不断拓展,从铂电极到新型燃料电池材料,不断有新的科学成果被推出。

随着技术的发展,燃料电池的性能也逐步提高。

根据目前的技术现状,燃料电池主要可以分为氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、二氧化碳燃料电池、固体氧化物燃料电池等几大类。

目前,氢氧燃料电池是最受关注的一类燃料电池,在汽车及它们的相关领域中应用最广,其中最出名的莫过于特斯拉电动汽车。

另外,甲醇燃料电池也在军事、应急等领域发挥了重要作用。

固体氧化物燃料电池是最具有前景的一类燃料电池,其应用能力涵盖了数十个领域。

二、燃料电池技术的应用前景燃料电池技术是一种革命性能源技术,近年来其应用领域得到了迅速扩大。

随着国内外政策及环保意识的加强,燃料电池技术的前景也愈发看好。

下面我们将从家用、交通及能源稳定三个方面来说明其应用前景:家用方面:燃料电池技术将成为未来智能家居的不二之选,将被广泛应用于生活用气和电力产生系统。

利用天然气、液化天然气等作为燃料,通过燃料电池发电机组产生电力提供个人,甚至小区和城市家庭的用电需求。

与此同时,燃料电池干燥、空气净化等领域也将成为其应用方向。

交通方面:燃料电池技术是未来交通领域节能环保发展的重要路径。

它可以替代已有的石油、轮胎极易燃等燃料,改变传统燃油车的模式,达到零排放目标,从根本上解决能源短缺、环境污染等问题。

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应用电化学论文作业题目燃料电池的发展现状及研究进展学院化学与化学工程学院专业班级制药134班姓名郭莹莹摘要燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式,它是一种能够持续将化学能转化为电能的能量转换装置。

发展燃料电池对于改善环境和实现能源可持续发展有重要意义。

本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及燃料电池的优点,详细阐述了燃料电池现在的发展现状和未来研究前景的展望。

关键词:燃料电池转换装置应用发展1 燃料电池的工作原理及分类燃料电池( Fuel Cell,FC) 是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置。

按电解质分类,燃料电池一般包括质子交换膜燃料电池( Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEM-FC) 、磷酸燃料电池( Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC) 、碱性燃料电池( Alkaline Fuel Cell,AFC) 、固体氧化物燃料电池( Solid Oxide Fuel Cell,SOFC) 及熔融碳酸盐燃料电池( Molten CarbonateFuel Cell,MCFC) 等。

以质子交换膜燃料电池为例,主要部件包括: 膜电极组件( Membrane Elec-trode Assembly,MEA) 、双极板及密封元件等。

膜电极组件是电化学反应的核心部件,由阴阳极多孔气体扩散电极和电解质隔膜组成。

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,反应产物为水。

额定工作条件下,一节单电池工作电压仅为0.7 V 左右。

为了满足一定应用背景的功率需求,燃料电池通常由数百个单电池串联形成燃料电池堆或模块。

因此,与其它化学电源一样,燃料电池的均一性非常重要。

燃料电池发电原理与原电池类似( 见图1) ,但与原电池和二次电池比较,需要具备一相对复杂的系统,通常包括燃料供应、氧化剂供应、水热管理及电控等子系统,其工作方式与内燃机类似。

理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂,燃料电池就可以续发电。

图1 PEMFC 基本原理燃料电池从发明至今已经经历了100 多年的历程。

于能源与环境已成为人类社会赖以生存的重点问题。

近20 年以来,燃料电池这种高效、洁净的能量转化装置得到了各国政府、开发商及研究机构的普遍重视。

燃料电池在交通运输、便携式电源、分散电站、航空及水下潜器等民用与军用领域展现出广阔的应用前景。

目前,燃料电池汽车、电站及便携式电源等均处于示范阶段,在商业化道路上还需要解决成本、寿命等一些瓶颈问题。

成本和寿命是相互联系的,同时满足两者需求是实现民用燃料电池应用所面临的主要挑战。

航天飞机、潜艇动力用燃料电池目前国际上均已应用,在只侧重寿命、可靠性的特殊领域,现有燃料电池技术是可以满足应用需求的。

因此,据不同的应用背景采用不同的技术路线,是制定燃料电池技术发展战略的重要基础。

2 燃料电池的优点燃料电池作为第四种发电方式的装置,与其他几种发电方式比较起来有以下几个主要优点:(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂的化学反应直接将化学能转变成电能,没有中间的能量转化环节,因而这种发电方式能量转化效率可高达50%。

还可回收发电过程中产生的余热。

若把产生的余热再用于发电或供暖、供水等,综合考虑效率能达到80%。

(2)燃料电池发电过程,机械部件很少,噪声低;化学反应的排出物主要是水蒸气等洁净的气体,不会污染环境。

在环境污染日趋严重的今天,燃料电池的这个优点尤其可贵。

(3)燃料电池中所使用的燃料,既可是天然气、煤气和液化燃料,也可以是甲醇、沼气乃至木柴。

可根据不同地区的具体情况,选用不同的燃料用于燃料电池的发电系统,这可广开燃料来源途径,缓解能源紧张。

(4)燃料电池从中断运转到再启动,输电能力回升速度快,并可在短时间内增加和减少电力输出。

因此将这种发电系统与其他输电网连接使用最为有利,可随时补充电网在用电高峰时所需的部分电能。

(5)燃料电池本身为一个“组合体”,所用部件可事先在工厂生产,然后组装;它的体积小,拆装都很方便,这可节省建电站的时间。

3 燃料电池的应用和研究进展碱性燃料电池( A F C ) 是最早开发的燃料电池技术,在20世纪60年代就成功的应用于航天飞行领域。

磷酸型燃料电池( P A F C ) 也是第一代燃料电池技术,目前最为成熟的应用技术,经进入了商业化应用和批量生产。

由于其成本太高,目前只能作为区域性电站来现场供电、供热。

熔融碳酸型燃料电池( MC F C ) 是第二代燃料电池技术,主要应用于设备发电。

固体氧化物燃料电池( S O F C ) 以其全固态结构、更高的能量效率和对煤气、天然气、混合气体等多种燃料气体广泛适应性等突出特点,发展最快,应用广泛, 成为第三代燃料电池。

前正在开发的商用燃料电池还有质子交换膜燃料电池( P E MF C ) 。

它具有较高的能量效率和能量密度,体积重量小,冷启动时间短,运行安全可靠。

另外,由于使用的电解质膜为固态,可避免电解质腐蚀。

燃料电池技术的研究与开发已取得了重大进展,技术逐渐成熟,并在一定程度上实现了商业化。

作为21世纪的高科技产品,燃料电池已应用于汽车工业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业,受各国政府的重视。

下面主要介绍几种目前研究较热的燃料电池。

3.1 固体氧化物燃料电池(SOFC)固体氧化物燃料电池( S O F C ) 是一种直接将燃料气和氧化气中的化学能转换成电能的全固态能量转换装置,具有一般燃料电池的结构。

固体氧化物燃料电池以致密的固体氧化物作电解质,在高温800 ~ 1 000℃下操作,反应气体不直接接触,因此可以使用较高的压力以缩小反应器的体积而没有燃烧或爆炸的危险。

目前正在研制开发的新一代固体氧化物燃料电池,其特征是基于薄膜化制造技术,是典型的高温陶瓷膜电化学反应器,我们可称其为陶瓷膜燃料电池。

这种提法不同于燃料电池的一般命名法,更着眼于电解质材料和构型的设计。

我国已成功研制了中温( 500 ~750℃) 陶瓷膜燃料电池的关键材料,发展了多种薄膜化技术(流延法、丝网印刷法、悬浮粒子法、静电喷雾法、化学气相淀积法等) ,获得了厚度5 ~20 μm的薄层固体电解质,比传统工艺制造的150 ~200 μm电解质薄板减薄了一个数量级,单电池的输出功率达到了500 ~600 mW/c m 2。

燃料气除氢气以外,还可以直接以天然气、生物质气为原料。

最近,西门子-西屋公司已经完成了以天然气为燃料,内重整的100 k W级管状电池的现场试验发电系统, 试运行了 4 000 h , 电池输出功率达127 k W,电效率为53%。

3.2 氢燃料电池(RFC)氢燃料电池是使用氢这种化学元素,制造成储存能量的电池。

其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阴极和阳极,氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阳极。

20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。

往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。

进入70年代以后,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,很快,氢燃料电池就被运用于发电和汽车。

大型电站,无论是水电、火电或核电,都是把发出的电送往电网,由电网输送给用户。

但由于各用电户的负荷不同,电网有时呈现为高峰,有时则呈现为低谷,这就会导致停电或电压不稳。

另外,传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上,燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。

而使用氢燃料电池发电,是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,能量转换率可达60%~80%,而且污染少、噪音小,装置可大可小,非常灵活。

氢的化学特性活跃,它可同许多金属或合金化合。

某些金属或合金吸收氢之后,形成一种金属氢化物,其中有些金属氢化物的氢含量很高,甚至高于液氢的密度,而且该金属氢化物在一定温度条件下会分解,并把所吸收的氢释放出来,这就构成了一种良好的贮氢材料。

3.3 直接甲醇燃料电池(DMFC)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)属于质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)中的类,直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源,而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。

相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC) ,直接甲醇燃料电池(DMFC)具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。

这使得直接甲醇燃料电池(DMFC)可能成为未来便携式电子产品应用的主流。

这种电池的期望工作温度为120℃,比标准的质子交换膜燃料电池略高,其效率大约是40%左右。

其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。

不过,这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和勿需进行重整便能工作而相形见绌。

直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期,但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源,将来还具有为指定的终端用户使用的潜力。

4 燃料电池商业化前景由于燃料电池需要甲醇、烃类等燃料、催化剂以及聚合物电池膜等,燃料电池的市场化给化学品生产商、能源公司以及汽车制造商的合作创造了机遇,带来了丰厚利润。

随着燃料电池技术的迅速发展,新型电池材料的需求增长。

使用热固性材料、热塑性塑料、弹性体、纳米纤维和其它材料( 如炭黑、镍和铂) 可提高燃料电池导电率、耐腐蚀性和热稳定性,同时使其塑性变形小、尺寸稳定且能阻燃。

燃料电池生产商对这些材料特别感兴趣,现在许多制造商正加紧开发高性能电池材料。

泰科纳工程塑料公司拟把工程塑料用于燃料电池上,除了耐化学品和有极好的物理性能外,该聚合物还可降低生产成本,大大减轻重量。

另外,适用的聚合物还有聚甲醛、聚苯硫醚和液晶聚合物等。

综上所述,燃料电池在电池材料及燃料制备技术上有了长足的进步,但规模化应用还需要在高技术化和低成本化方面做更多的工作,才能进一步推向市场。

5 结论燃料电池经过近半个多世纪的发展,已经实现了在航天飞机宇宙飞船及潜艇等特殊领域的应用,而民用方面由于受寿命与成本的制约,至今在电动汽车电站便携式电源或充电器等各行业还处于示范阶段。

未来我国应大力推进燃料电池在特殊领域的应用,增强我国的国防军事实力;同时,要集中解决寿命与成本兼顾问题,从材料部件系统等三个层次进行技术改进与创新,加快燃料电池民用商业化步伐,提供高能效环境友好的燃料电池发电技术,为建立低碳减排不依赖于化石能源的能量转化技术新体系做贡献。

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