中国燃料电池的发展_毕道治
电动汽车动力电池的发展综述
电动汽车动力电池的发展综述专业：自动化摘要：在全球性资源紧缺与环境恶化的背景下，电动汽车由于其能源清洁、无污染排放等优势从概念走向产业蓬勃发展起来，作为电动汽车核心环节的动力电池也迎来了较好的发展机遇。
随着低成本、高能量密度、高功率密度的动力电池和低成本、质量轻、体积小的燃料电池商品化的实现，电动汽车必将成为21世纪的主流交通工具，但电动汽车动力电池目前还存在价格较高、续驶里程较短、动力性能较差等问题，而这些问题都是和电源技术密切相关的，电动汽车实用化的难点仍然在于电源技术，特别是电池（化学电源）技术。
因此，动力电池的发展是机遇与挑战并存，但发展前景还是可观的。
关键词：动力电池，新能源，环保，高效，需求，完善，感想正文：一、动力电池基本介绍动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。
其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池。
其结构包括电池盖、正极（活性物质为氧化钴锂）、隔膜（一种特殊的复合膜）、负极（活性物质为碳）、有机电解液和电池壳。
它的特点有高能量和高功率；高能量密度；高倍率部分荷电状态下循环使用；工作温度范围宽（一30 一65℃）；使用寿命长，要求5—10年，安全可靠等。
目前大量使用前习惯于将用于电动汽车的电池称为“动力电池”，因为电池厂家生产的同一类型的电池也不仅仅用于电动汽车，其他如电动自行车、备用电源、储能电站等均在采用这样的电池，也把其称为动力电池。
在GB/T 19596-2004①中动力蓄电池的定义为：为电动汽车动力系提供能量的蓄电池。
GB/T 18384.1-2001②中的定义为：能够给动力电路提供能量的所有电气相连的蓄电池包的总称。
动力电池的分类很多，包括铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、铁镍蓄电池钠氯化镍蓄电池、银锌蓄电池、钠硫蓄电池、锂蓄电池、空气蓄电池（锌空气蓄电池、铝空气电池）、燃料蓄电池、太阳能蓄电池、超容量电容器、钠硫电池。
我国燃料电池发展现状
我国燃料电池发展现状近年来，我国燃料电池技术取得了长足的发展，成为国内新能源领域的重要组成部分。
燃料电池作为一种清洁高效的能源转换设备，具有低污染、高效率、可持续等特点，被广泛应用于交通运输、能源供应和环境保护等领域。
本文将从燃料电池的原理、应用领域和发展前景三个方面进行阐述。
燃料电池是一种利用化学反应将燃料的化学能转化为电能的装置。
其基本原理是通过氢气与氧气的反应产生电能和水。
相比传统燃烧方式，燃料电池具有更高的能量利用率和更低的排放。
目前，我国主要研究和应用的燃料电池类型包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和碱性燃料电池（AFC）等。
在交通运输领域，燃料电池汽车成为了新的热点。
燃料电池汽车具有零排放、长续航里程和快速加氢等优势，被认为是传统燃油汽车的理想替代品。
目前，我国已经建立了包括氢燃料电池汽车在内的新能源汽车产业体系，并在一些城市进行了示范运营，推动了我国燃料电池汽车的发展。
在能源供应领域，燃料电池也发挥了重要作用。
燃料电池可通过与天然气、生物质等能源的结合，实现清洁高效的能源转换。
我国已经建立了一批燃料电池发电站，将燃料电池技术应用于电力供应领域，为我国能源结构的优化提供了新的途径。
燃料电池在环境保护领域也有着广泛的应用前景。
燃料电池可以将废水中的有机物直接转化为电能，实现废水的同时处理和能源回收。
这种技术不仅可以解决环境问题，还可以减少能源的浪费，具有重要的社会和经济意义。
尽管我国燃料电池技术取得了长足的发展，但仍面临一些挑战。
首先，燃料电池的成本较高，限制了其大规模商业化应用。
其次，燃料电池的储氢和加氢技术仍需进一步完善。
此外，燃料电池的安全性和稳定性也是需要解决的问题。
面对这些挑战，我国正在加大燃料电池技术研发和产业化的力度。
政府出台了一系列支持政策，鼓励企业加大燃料电池技术研究和开发投入。
同时，加强国际合作，引进和消化吸收国外先进技术，提高我国燃料电池技术水平。
燃料电池技术的发展现状与前景
燃料电池技术的发展现状与前景燃料电池是一种能够将氢气、甲醇等可再生燃料转化成电能的技术。
与传统的化石燃料相比，燃料电池具有能量利用率高、环境友好等优势，被认为是未来能源的重要发展方向之一。
本文将探讨燃料电池技术的发展现状与前景。
一、燃料电池技术的发展历程燃料电池作为一种新型能源技术，其研究始于19世纪末。
20世纪60年代，美国NASA将燃料电池投入太空航行，这是燃料电池应用的一次重要尝试。
之后，燃料电池得到了广泛的关注和研究，各国纷纷投入大量的资金和人力进行研发，燃料电池也得到了不断的升级和改进。
二、燃料电池技术的现状目前，燃料电池技术已经进入到了实用化阶段。
燃料电池的类型有很多，最为常见的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。
其中，PEMFC是轻质、高效、响应速度快的燃料电池类型，适用于汽车、船舶和便携式电子设备等领域。
SOFC则具有长寿命、高效率的特点，适用于能源电力系统和基础设施等领域。
此外，燃料电池在微型化、高温高压等方面也有了很大的发展。
三、燃料电池技术的前景燃料电池技术的前景非常广阔。
首先，燃料电池作为一种新型能源技术，具有能源利用效率高、减少环境污染等优势，将会成为未来能源的重要组成部分。
其次，燃料电池的应用领域非常广泛，包括汽车、船舶、飞机等交通工具，以及电力系统和基础设施等方面，将会为人类社会的发展做出重要贡献。
再次，随着燃料电池技术的不断发展和提高，其成本也将随之降低，逐渐进入到商业化阶段，成为一项可持续发展的能源技术。
总之，燃料电池技术的发展历程经历了漫长的研究过程，而现在已经进入到实用阶段。
未来，燃料电池技术将会成为重要的能源组成部分，成为推动人类社会持续发展的重要力量。
同时，燃料电池技术将会在成本和性能等方面得到更多的提高和改进，成为一项可持续发展的能源技术。
燃料电池的历史_现状和未来
阿波罗飞船电池的单位功率比重量为 40 kg/ kW。
航天飞机用电池的单位功率比重量为 3. 6 kg/ kW。
1981 年 4 月 12 日 ,哥伦比亚号航天飞机首次飞 行 , 经 1983 年 4 月～9 日挑战者号第一次飞行到 1991 年 11 月 24 日发射的阿德兰契斯号航天飞机 , 都用石棉膜碱性燃料电池为搭载电源 ,前后共 50 余 次飞行 ,累积飞行时间超过 27 000 h。
Key words : Fuel cell ; PEMFC ; AFC ; EV ; Electric station
1 燃料电池的历史及现状 1. 1 试验室研究阶段
这个阶段从 1840 年 , W R Grove 发明氢氧气体 电池开始至 1952 年 , F T Bacon 研究成功具有实用 性的培根电池并获得专利止 ,约 100 余年 。
2000 年 12 月
图 1 用 4 个 Grove 燃料电池电解水示意图 Fig 1 Illustration figure of electrolyze water process by 4 Grove fuel cell
(2) 对固体炭燃料电池的探索
以氢为燃料显然太贵了 。固体碳是自然界最普
通的燃料 。因此 , Grove 之后的很长一段时间 (直到
为了适应未来的 1 000 kW 级 , 更长寿命的航天 电源的要求 , 80 年代中期以后对上述电池进行改 进 , 使工作温度提高到 150 ℃, 压力提高到 1. 4MPa , 电流密度提高到 6～7 A/ cm2 , 比质量达到 0. 56 kg/ kW , 若将此技术用於现在的航天飞机 , (83 ℃, 0. 4 MPa) 工作寿命可达 10 000 h。
燃料电池论文
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 ]。
中国电池技术发展史科学家
中国电池技术发展史科学家
中国电池技术的发展离不开众多科学家的努力和贡献。
其中，吴浩青是中国电化学开拓者，曾对电池内阻测量方法做过重要改进，被誉为“锂电子电池之父”。
此外，中国工程院院士陈立泉在演讲时指出，中国锂电池研究并不晚，几乎和世界同步。
1995年，第一块锂电池在中科院物理所诞生，已达到世界先进水平。
现在，中国锂离子电池产量已稳居世界第一。
这些科学家在电池技术的研发和应用方面做出了重要的贡献，为中国电池技术的发展奠定了坚实的基础。
中国的燃料电池技术现状及未来发展
中国的燃料电池技术现状及未来发展燃料电池是一种通过将化学能转换为电能的装置，其中燃料和氧气在催化剂的作用下发生氧化还原反应。
中国在燃料电池技术的研究和应用方面取得了一些重要的进展。
首先，中国在燃料电池堆技术方面取得了重要成就。
燃料电池堆是燃料电池系统的核心部件，决定了整个系统的功率密度和能效。
中国的科研机构和企业在燃料电池堆的设计、制造和性能优化方面进行了广泛的研究和实践。
例如，中国的研究人员开发了自然通风的固定电导管表面膜电极燃料电池堆，提高了系统的整体性能和稳定性。
其次，中国在燃料电池材料方面也取得了一些突破。
燃料电池的效能和寿命很大程度上取决于催化剂和电解质材料的性能。
中国的研究人员已经成功地开发了一系列高活性和稳定的催化剂材料，如铂合金和非贵金属催化剂，并提出了新颖的制备和修饰方法。
此外，中国还取得了一些在固体氧化物燃料电池中使用的电解质材料的进展，包括氧离子传导体和质子传导体。
另外，中国政府也高度重视燃料电池技术的发展，并提出了支持政策和资金支持。
例如，2024年，中国发布了《关于推动燃料电池汽车产业可持续健康发展的指导意见》，明确提出到2025年，中国将形成一批具有核心竞争力的燃料电池汽车企业，燃料电池汽车市场规模明显扩大，并建立国际竞争力强的产业体系。
这些政策和资金的支持将进一步推动燃料电池技术的发展。
未来，中国的燃料电池技术仍然面临一些挑战，但也有巨大的发展潜力。
首先，燃料电池技术的成本仍然相对较高，制约了其在商业化应用中的推广和普及。
因此，中国需要进一步降低材料和组件的成本，并提高系统的能效，以使燃料电池技术更具竞争力。
其次，燃料电池的可靠性和持久性是另一个关键问题。
燃料电池系统需要在各种环境和负载条件下长时间稳定运行，所以研发高性能、高可靠性和长寿命的燃料电池堆和材料至关重要。
此外，燃料电池技术在燃料供应和基础设施方面也面临挑战。
目前，燃料电池汽车使用的氢气燃料仍然需要从化石燃料提取，而建设氢气供应设施也需要大量的投资。
中国的燃料电池技术现状及未来发展
中国的燃料电池技术现状及未来发展近几年我国燃料电池的研究开发取得了长足的进展,特别在质子交换膜燃料电池方面,达到或接近了世界水平；在熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池技术等方面也取得一些进展。
但在总体上,我国燃料电池仍处于科研阶段,与国外相比,水平较低。
发达国家都已将大型燃料电池的开发作为重点研究项目,并取得了许多重要成果,各等级的燃料电池发电厂相继建成,即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车动力。
我国应集中研究力量,加大投入,大力推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作。
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置,可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。
也是煤炭洁净转化技术之一。
按电解质种类可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池（DMFC）,还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。
氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。
此外,CO等一些气体也可作为MCFC与SOFC的燃料。
从长远发展看,高温型MCFC和SOFC 系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。
我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。
1,中国燃料电池技术的进展“燃料电池技术”是我国”九五”期间的重大发展项目,目标是,利用我国的资源优势,从高起点做起,加强创新；在”九五”期间,使我国燃料电池的技术发展接近国际水平。
内容包括”质子交换膜燃料电池技术”、”熔融碳酸盐燃料电池技术”及”固体氧化物燃料电池技术”三大项目[2], 其中,用于电动汽车的”5kW质子交换膜燃料电池”列为开发的重点。
此项任务由中国科学院及部门所属若干研究所承担。
所定目标业已全部实现。
在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）方面,我国已经研制出α和γ型偏铝酸锂粗、细粉料,制备出大面积（大于0.2m2）的电池隔膜,预测隔膜寿命超过3万小时。
质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展
收稿日期:2002201207 作者简介:王凤娥(1972—),女,内蒙古自治区人,工程师,硕士,主要研究方向为信息调研。
Biography :WAN G Feng 2e (1972—),female ,engineer ,master.质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展王凤娥(北京有色金属研究总院,北京100088)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、质子交换膜以及双极板等几个方面,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;研究开发中图分类号:TM 911.4 文献标识码:A 文章编号:10022087X (2002)0520383205State 2of 2arts of re search ,development and application ofproton exchange membrane fuel cellWAN G Feng 2e(General Research Instit ute f or Non 2f errous Metals ,Beiji ng 100088,Chi na )Abstract :Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC )is the clean energy with high efficiency.It has wide ap 2plication prospect in stationary power supply ,portable power supply ,special power source for military ,and es 2pecially in electric vehicle (EV )as driving power.The comprehensive state 2of 2arts of research on PEMFC at home and abroad are introduced according to the R &D about it in recent years.The advances and status of re 2search on materials and assemblies for PEMFC are also reviewed from the point 2of 2view of electrocatalyst ,mem 2brane electrode and its fabricating technology ,proton exchange membrane ,current collector ,etc.Moreover ,the application status of PEMFC in EV ,ship and portable power supply is summarized ,and the developing trend of PEMFC in China is presented.K ey w ords :proton exchange membrane fuel cell (PEMFC );material of fuel cell ;assembly ;R &D 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。
新型电池技术的开发及展望
这种电池的价格在镍镉电池与锂离子电池之间， 而且没有镉污染殛锂离子电池的安全问题，争后仍有 较大发展空间。发展趋势是：
（１）进一步提高性能。目前大量生产的ＡＡ型（５ 号）电池容量约１５００ｍＡｈ，日本三洋生产的ＡＡ电池 标称容量为１５００～１６００ ｍＡｈ；ＡＡＡ型（７号）电池 容量也从５００ ｍＡｈ提高到７００～７５０ ｍＡｈ。
图３世界新型电池市场变化趋势
２ 锂离子蓄电池 锂离子蓄电池是在金属锂蓄电池的基础上发展起 来的。该电池采用嵌锂碳材料代替金属锂电极，避免 ｒ金属锂电极在充放电过程中形成枝晶短路等不安垒 问题，大大提高了电池的壳放电寿命及安垒性，同时 保留了锂蓄电池的高比能量优点。１９９１年锂离子蓄电
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专家述评
Chinese Journal of Power Sources
中国燃料电池的发展
毕道治
( 天津电源研究所, 天津 300381)
摘要: 中国燃料电池的研究始于 1958 年。回顾 了中 国燃 料电 池 40 年 的发 展历 程并 简介 了近 期( 1998 年 1 月 ~ 2000 年 12 月) 燃料电 池发展计划。概述了 70 年代中国燃料电池开发高潮时期在空间用碱性 氢氧燃料电池开发 中 所取得的主要成果及各种地面用碱性燃料电池包括氨- 空气电池; 肼- 空气电池及乙二醇- 空 气电池等 的研究开发 情 况。介绍了进 入 90 年代以来中国在质子交换膜燃料 电池、熔融碳 酸盐燃 料电池 及固体 氧化物燃 料电池 等领域 的 最新研究开发状况, 并结合中国的能源资源状况 及城市大气污染等问题对中国燃料电池的 开发应用 前景进行了 讨 论。 关键词: 燃料电池; 碱性氢氧燃料电池; 质子交换膜燃料电 池; 熔融碳酸盐燃料电池; 固体氧化物燃料电池 中图分类号: T M 911. 4 文献标识码: C 文章编号: 1002- 087 X ( 2000) 02- 0103- 05
中国燃 料电 池的 研究 始于 1958 年[ 1] 。1958~ 1970 年 前后期间, 一些大专院 校、科 研院所 分散地 进行了 燃料 电池 的探索性及基础性研究工作, 积累了一些与燃料电池 相关的 基础知识及 制造技术, 如不同 类型气 体电极 的制造 技术, 贵 金属及非贵 金属催化剂 的性能及 制造方 法, 氢、氧 气体 电极 的反应机理及提高性能的途径等等。
收稿日期: 1999-06-30 作者简介: 毕道治( 1926- ) , 男, 河北省人, 教授。 Biography: BI D ao-zhi ( 1926- ) , male, professor.
变更而中止。与该项计划实施的同时, 一些由地方政府投 资 与使用部门合作的应用碱性燃料电池项目也进行 了开发, 如 间接氨- 空气燃料电池、直接肼- 空气燃料电池及直接乙二 醇空气燃料电池等。虽然 上述电 池产品 最后都 由于种 种原 因 未能投入实际应用, 但是, 通过产品及其系统的研 制, 积累 了 丰富的燃料电池堆及燃料电池供电系统 等方面的技术经验。
80 年代初、中期, 中国燃料 电池的研究 及开发 工作处 于 低潮。多数原有的研制单位先后下马, 只有少数单位坚持 下 来, 如 大连化学物理研究所, 于 80 年代后期曾将航天燃料 电 池技术试用于水下机器人的电源开发。
进入 90 年代以 来, 在国外先 进国家 燃料 电池技 术取 得 巨大进展, 一些 产品已进入 准商品 化阶段 的形 势影响 下, 中 国又一次掀起了 燃料 电池 研究 开发 热潮。90 年 代初 期, 一 些大专院校和科研院 所, 主 要是中 国科学 院的 有关研 究所, 在院领导的推动和支持下, 开展了当时国际上燃料电池开 发 热点的研究, 如 M CF C、PEM F C 及 SO FC 相关 的基础性专 题 研究。与 70 年代不同的 是开展的研究工作与国外相关的 研
Research and development of fuel cells in China
BI Dao- zhi
( Tia nj i n I nst it ute of Pow er Sources, T ianj in 300381, China )
Abstract: T he research of fuel cell in China has been conduct ed since 1958. A brief review of t he fourt yyear development of f uel cell in China was g iven and t he immediat e t erm ( Jan. , 1998~ Dec. , 2000) national project for developing fuel cells in China was outlined. T he main results of development of AF C for space applicat ion and the R& D status of various kind of AFC for t errest rial applications, such as NH3- air, hydrazine- air and et hylene glyco-l air f uel cells during the period of 1970. s ( t he climax period of fuel cell deve-l opment in China) has been summarized. T he up- t o- date st at us of R& D on PEM FC, M CF C and SOF C since years of 1990 in China w as present ed. T he f ut ure prospect of f uel cell in China based on t he st at us of energy resources and the problems of air- pollut ion in cities in China was also discussed. Key words: fuel cell; H2- O2 A FC; PEM FC; M CF C; SOFC
1970 年前后, 开始了燃料电 池产品 开发工作 并在 70 年 代形成了燃料电池产品 的研制 高潮。主要 开发项 目是 由国 家投资的航天用碱性氢氧燃料电池, 该产品的研制目 标是为 了配合中国航天技术发展计划的一个项目, 为了完成 进度要 求, 当时几乎集中了全 国有关 的科研 开发力 量, 并 投入 了大 量资金, 取得了相应的成果。到 70 年代末, 由于总体 计划的