第五章燃料电池之碱性燃料电池-2.

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碱性燃料电池

碱性燃料电池

碱性燃料电池(AFC)是第一个燃料电池技术的发展,最初由美国航空航天局的太空计划,同时生产电力和水的航天器上。

AFCS继续使用NASA航天飞机上的整个程序中,除了数量有限的商业应用原理:使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质,且电化学反应也与羟基(-OH)从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。

这些电子是用来为外部电路提供能量,然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。

负极反应:2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-正极反应:O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-碱性燃料电池的工作温度大约80℃。

因此,它们的启动也很快,但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍,在汽车中使用显得相当笨拙。

不过,它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池,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敏感。

此外,其原料不能含有二氧化碳,因为二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。

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。

其电解质是熔融态碳酸盐。

反应原理如下:放电:正极: O2+2CO2+4e-=2co-3负极:2H2 + 2CO32- -4e-→ 2CO2 + 2H2O总反应:O2 + 2H2 → 2H2O熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温电池(600℃~700℃),具有效率高(高于40%)、噪音低、无污染、燃料多样化(氢气、煤气、天然气和生物燃料等)、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点,是下一世纪的绿色电站。

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)也可使用NiO作为多孔阴极,但由于NiO溶于熔融的碳酸盐后,会被H2、CO还原为Ni,容易造成短路磷酸燃料电池(PAFC)是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。

正如其名字所示,这种电池使用液体磷酸为电解质,通常位于碳化硅基质中。

碱性燃料电池分析

碱性燃料电池分析

在过去相当长的一段时期内,AFC系统的研究 范围涉及不同温度、燃料等各种情况下的电池 结构、材料与电性能等。 根据电池工作温度不同,AFC系统可分为中温 型与低温型两种。
前者以培根中温燃料电池为代表,它由英国培 根(F. T. Bacon) 研制,工作温度约为 523K, 阿波罗登月飞船上使用的AFC系统就属于这一 类型。
到了70年代,阱-空气燃料电池基本上停止了研究。 除了阱-空气燃料电池,曾研究过的AFC系统还有氨空气燃料电池。
从长远的眼光来看,阱、液氨作为AFC的燃料是不可 行的。目前,最具潜力的液体燃料是烃类、甲醇等。 下面主要讨论以氢、烃为燃料的AFC系统。
二. 原理与特点
1. AFC 的原理: AFC 采用有限电解质溶液的措施来 维持稳定的三相界面。通常,电解质采用 30 %一 45%的KOH溶液。 与PAFC不同的是,在电解质内部传输的离子导体 为OH-,由于阳、阴极的电极反应不同,所以在阳 极一侧生成水。 下图为AFC的基本工作原理图。
碱性燃料电池
Alkaline Fuel Cells (AFC)
一. 概述
碱性燃料电池 (AFC) 是燃料电池系统中最早开发 并获得成功应用的一种。
美国阿波罗登月宇宙飞船及航天飞机上即采用碱 性燃料电池作为动力电源。
实际飞行结果表明, AFC 作为宇宙探测飞行等特 殊用途的动力电源已经达到了实用化阶段。
与动态排水一样,因水的蒸发、冷凝与气相扩 散速度均较快,所以整个排水速度由水在排水 膜内迁移速度决定。
静态排水控制条件比动态排水少,而且不受气 流分布影响,没有运动部件。但它要在电池堆 内增加一个水腔与一块排水膜,不仅制作工艺 复杂,而且必然增加电堆重量。
因此,要根据具体应用条件来选取排水方法。 对于航天用的AFC系统,因有宇宙这一巨大真 空源,采用静态排水法可能比较有利。

碱性燃料电池(AFC)

碱性燃料电池(AFC)

碱性燃料电池(AFC)
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碱性燃料电池(AFC)
碱性燃料电池
碱性燃料电池是最早获得应用的燃料电池。

在AFC中,浓KOH溶液既当作电解液,又作为冷却剂。

它起到从
阴极到阳极传递OH-的作用,电池的工作温度一般为80摄氏度,并且对CO2中毒很敏感。

碱性燃料电池通常用氢氧化钾或氢氧化钠为电解质,导电离子为OH-,燃料为氢。

1、阳极反应:H2+2OH- →2H2O+O2 标准电极电位为-0.0828V
2、阴极反应:1/2O2+H2O+2e- →2OH- 标准电极电位为0.401V
3、总反应: 1/2O2+O2+H2 → H2O 理论电动势为0.401-(-0.828)=-1.229V
4、AFC的催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属镍、钴、锰等。

AFC的优点
效率高,因为氧在碱性介质中的还原反应比其他酸性介质高;
因为是碱性介质,可以用非铂催化剂;
因工作温度低,碱性介质,所以可以采用镍板做双极板。

AFC的缺点
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。

电池的水平衡问题很复杂,影响电池的稳定性。

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初中化学第五章 燃料 检测题及答案.doc

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初中化学第五章燃料检测题及答案姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题简答题xx题xx题xx题总分得分一、选择题(共20题)评卷人得分1.下列气体中,同条件下密度最小的是()A.氮气B.氧气C.氢气 D.空气【答案】C难度:基础知识点:燃料和热量2.下列说法正确的是()A.氢气是一种无色有刺激性气味的气体B.液态氢气是蓝色的C.氢气难溶于水D.同条件下氢气的密度约是氧气密度的1/14【答案】C难度:容易知识点:燃料及应用单元测试3.下列对于氢气在空气中燃烧的说法,错误的是()A.氢气在空气中燃烧时,发出淡蓝色火焰B.氢气燃烧时会产生浓烈的刺激性气味C.氢气燃烧时会放出大量的热D.氢气燃烧属于化合反应【答案】B难度:容易知识点:燃料及应用单元测试4.氢气是一种具有广泛用途的物质,下列关于氢气的叙述不正确的是()A.用氢气充灌探空气球是因为相同条件下,氢气的密度最小B.氢气具有可燃性,可以做燃料C.点燃氢气与氧气的混合气体时,一定会发生爆炸D.氢气在发生化学变化时的最小微粒是氢原子【答案】C难度:基础知识点:燃料及应用单元测试5.氢燃料电池是当前为保护环境各国积极发展的一种新型的能源装置,它的基本原理是:以氢气和氧气为原料,通过化学反应直接产生电能,运行时产生的温度一般不超过80 ℃,反应后的产物只有水。

以下对氢燃料电池的叙述,不符合事实的是()A.氢燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置B.氢燃料电池使用的燃料是H2C.氢燃料电池的特点是无毒、热值高D.该电池使用的燃料是不可再生能源【答案】D难度:容易知识点:碳单元测试6.下列相关知识的对比分析正确的是()A.石墨和金刚石均属于碳的单质,所以二者性质完全相同B.水的三态变化和空气的热胀冷缩虽然分子间的间隔都发生了改变,但分子本身没有改变,所以二者均属于物理变化C.乙醇和甲苯燃烧产物均为CO2和H2O,所以二者元素组成一定相同D.CO和CO2都是由C、O两种元素组成的,所以两者的化学性质相同【答案】B难度:容易知识点:二氧化碳和一氧化碳7.2013年3月,浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”。

【电化学】第五章 电化学能量转换和储存

【电化学】第五章  电化学能量转换和储存

2Na+5S=Na2S5
(初期)
2Na+4Na2S5=5Na2S4 (中、后期)
2Na+Na2S4=2Na2S2 (后期,Na2S5耗尽后)
二、固体电解质电池
与溶液型电解质电池相比,其特点是贮存寿命长,使用 温度范围广,耐振动及冲击,没有泄漏电解液或产生气体 等问题,能制成薄膜,做成各种形状和微型化。但是固体 电解质的电导率低于液态电解质溶液,常温时电他的比功 率和比能量较低,容易出现极化,不易适应工作时体积变 化
第三节 蓄 电 池
一、铅酸蓄电池
1、 铅酸蓄电池分类、结构和工作原理
铅酸蓄电池分类
启动用蓄电池
固定型蓄电池
牵引用蓄电池
摩托车用蓄电池
按用途分
船舶用蓄电池
航空用蓄电池
坦克用蓄电池
铁路客车用蓄电池
航标用蓄电他
矿灯用蓄电池等
三.锌汞电池和锌银电池
1.锌汞电池
Zn(含少量Hg)|30-40%KOH(ZnO饱和)|HgO,Hg 负极反应 Zn+4OH- = Zn(OH)42-+ 2e
(6)自放电
第三节 蓄 电 池
3、密封式铅酸电池 使电池达到气密有三个途径:
(1)气相催化法 (2)辅助电极式 (3)阴极吸收式
二、镉镍蓄电池 碱性蓄电池是使用KOH或NaOH电解液的二次电池的
总称。包括镉镍、镉银、锌银、锌镍、氢镍等蓄电池 镉镍电池的优点:①对进行高率放电;②低温特性好;
③循环寿命长;④即使完全放电,性能也不怎么下降; ⑤易于维护;⑥易于密闭化。缺点主要是电压较低
三、电池的命名和型号 自学!!
第二节 用锌作负极的电池
一、锌锰干电池 锌-二氧化锰电池常称锌锰十电池,正极为二氧

燃料电池的分类及应用

燃料电池的分类及应用
的燃料电池,早在20世纪60年代就被用于宇宙飞船和登月飞行。碱性燃料电 池采用KOH等碱性溶液为电解质,用H2或NH3、N2H2裂解的H2为燃料,空 气或O2为氧化剂,使用贵金属(如Pt、Ag等)和过渡金属(如Ni等)或者由 它们组成的合金等作为催化剂。碱性燃料电池具有稳定、耐久等优点,具有 较高的电效率(60%~90%),迄今为止,它仍是最适合于太空使用的燃料 电池。 ▪ 碱性燃料电池分为中温(工作温度约为523K)和低温(工作温度低于373K) 两种。中温碱性燃料电池被用于航天飞行和太空项目上的电源,经过几十年 的使用,被证明为安全可靠的太空电源;低温碱性燃料电池是今后开发重点, 其应用目标是便携式电源和交通工具用动力电源。
(3)某些碳氢化合物,如甲醇等,渗透率较高,不 适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换 膜。

质子交换膜燃料电池的应用
▪ 质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术,其广 阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基 础研究与应用开发,质子交换膜燃料电池用作汽车动 力的研究已取得实质性进展,微型质子交换膜燃料电 池便携电源和小型质子交换膜燃料电池移动电源已达 到产品化程度,中、大功率质子交换膜燃料电池发电 系统的研究也取得了一定成果。
与羟基(OH)从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。
这些电子是用来为外部电路提供能量,然后才回到阴极与氧和水反应
生成更多的羟基离子。

负极反应:2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-

正极反应:O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-

碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此,它们的启动也很快,
燃料电池
一、燃料电池的分类 二、燃料电池的特点 三、燃料电池的发展历程 四、燃料电池的应用

第五章燃料电池之碱性燃料电池-2


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除了阱-空气燃料电池,曾研究过的AFC系统还有氨空气燃料电池。 从长远的眼光来看,阱、液氨作为 AFC 的燃料是不 可行的。目前,最具潜力的液体燃料是烃类、甲醇等。 下面主要讨论以氢、烃为燃料的AFC系统。
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在五六十年代,阱-空气燃料电池曾作为军用电源大 力开发。这种电池最主要的缺点是阱具有极高毒性、 价格昂贵。而且,这种电池系统需要大量辅助设备, 这不仅需要消耗电池所产生功率中的相当大一部分, 而且在电池正常工作前必须启动这些辅助设备。因 此,尽管在理论上阱氧化产生的能量比大多数其他 燃料要大得多,但阱电池在商业上似乎不大可能有 什么重要用途。 到了70年代,阱-空气燃料电池基本上停止了研究。
实验结果表明,以阱为燃料的 AFC 电性能与氢氧 AFC 电性能差不多相等。有人认为这两种燃料的 电化学过程实际上是相同的,阱仅仅起到氢气源 的作用。
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阱在AFC阳极表面分解的同时还可能产生对电极性能 有害的氮。
在阱电池中,电解液是连续循环的,并在循环过程中 添加水合阱使浓度大体上维持恒定,这种循环也有助 于除去电池工作中产生的氮气。排出的氮气中会带定 一些阱蒸汽,由于阱有毒且易爆,故须使废气通过乙 醛或硫酸以除去其中的阱。电池反应产生的水也大部 分随氮气一起排出。 电池的氧化剂曾采用纯氧、空气或 H 2 O 2 等。若以空 气代替纯氧,会大大增加排出气体中氮气的流量,使 电池输出功率显著降低。
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图2-1 碱性 燃料电池电化 学反应

燃料电池的研究与应用

燃料电池的研究与应用第一章概述燃料电池曾被誉为“新一代能源”,因其高转化效率,零排放和长时间稳定运行而备受关注。

燃料电池是一种将氢与氧气(或其他氧化剂)反应产生电力的设备,它是一种清洁的能源转化技术,同时具有高效能、环保、可再生等优点。

燃料电池可广泛应用于汽车、家庭电力、便携式电源等领域。

近年来,世界各国对燃料电池的研究和应用进行了大力推广,其发展前景看好。

第二章燃料电池的原理燃料电池的基本原理是通过化学反应将氢气、氧气(或空气)等氧化剂和燃料等还原剂的化学能量直接转换成电能,同时产生热能和水。

其中,燃料等还原剂主要有氢气、甲醇、乙醇、天然气等。

燃料电池的基本结构是由电极、电解质膜和反应物供应系统等组成的。

燃料电池的基本结构很简单,一般分为阳极、阴极及电解质膜三部分。

阳极通过反应物供应系统向燃料电池中输入燃料(氢气、乙醇、甲醇等)以在电子流的作用下进行氧化反应,形成氢离子和电子,电子通过外部电路流向阴极,在阴极表面还原成水。

阴极通过反应物供应系统向燃料电池中输入氧化剂(氧气或空气)以在电子流的作用下进行还原反应,形成氧化剂上的电子与输入的氢离子结合成水。

电解质膜起着将燃料和氧化剂分离的作用,一般选用的电解质膜是离子交换膜。

第三章燃料电池的类型目前,燃料电池主要有六种类型:质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、固体聚合物燃料电池(SPFC)和烷基硫酸盐燃料电池(PAFC)。

1. 质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池是目前应用最广的一种燃料电池,其在化学反应过程中,质子交换膜起着分离氢离子和氧化剂离子的作用,目前主要应用于汽车行业。

2. 碱性燃料电池(AFC)碱性燃料电池主要应用于航空和海洋方面,其电极反应采用溶液方式进行,目前主要用于人造卫星等航空领域。

3. 固体氧化物燃料电池(SOFC)固体氧化物燃料电池采用的是固体电解质,其高温环境和氧化化学反应的特点,导致电池具有高效能、长稳定性、能够耐受高浓度燃料等特点。

碱性燃料电池原理

碱性燃料电池原理
碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cells,简称AFC)是一种将化学能直接转化为电能的装置。

其原理基于氢气(H2)和氧气
(O2)在电解质溶液中发生氧化还原反应,产生水和电能的
过程。

碱性燃料电池的核心是一个由阳极和阴极组成的电化学反应区。

阳极通常由氢气电极催化剂组成,阴极则是氧气电极催化剂。

两个电极之间有一层带有溶剂和电解质的碱性介质。

在反应发生时,氢气在阳极上发生氧化反应,生成氢离子(H+)和电
子(e-)。

氧气在阴极上发生还原反应,与氢离子结合生成水(H2O)。

电子则通过外部电路释放出来,产生电流。

整个反应过程可以表示为以下两个半反应:
1. 阳极反应:H2 → 2H+ + 2e-
2. 阴极反应:O2 + 2H+ + 2e- → H2O
因此,碱性燃料电池的总反应是:
H2 + 1/2O2 → H2O
相比其他类型的燃料电池,碱性燃料电池具有高效、低成本、高电压输出和长寿命等特点。

然而,碱性燃料电池需要在电解质中加入碱性成分,如氢氧化钾(KOH),使得其对电解质
的要求较高。

此外,在氧气电极上使用贵金属催化剂(如铂)也导致其成本较高。

碱性燃料电池的应用领域广泛,包括蓄电池系统、电动汽车、
航天器和能源储存等。

随着燃料电池技术的进一步发展,碱性燃料电池有望成为清洁能源领域的重要组成部分。

碱性燃料电池


3 电池系统基本构成
1 )电池结构 电池结构大致分为使电解液保持在多孔质基体中 的基体型和自由电解液型。 基体型AFC具有调节增减电解液用量的储液部件, 装有冷却板并构成叠层结构。 典型的电解液保持体材料有石棉膜。早期的AFC系 统多采用饱吸KOH溶液的石棉膜作电解质隔膜,由 美国爱立斯—查默尔斯(A11is—Chalmers)公司率先 研制,并已应用于航天飞机的燃料电池中。
静态排水控制条件比动态排水少,而且不受气流分 布影响,没有运动部件,但是,它要在电池堆内增加 一个水腔与一块排水膜,不仅制作工艺复杂,而且必 然增加电堆重量。因此,要根据具体应用条件来选取 排水方法。 对于航天用的AFC系统,因有宇宙这一巨大真空源, 采用静态排水法可能比较有利。
2 排热 碱性燃料电池在放电过程中有热量产生,为了使电 池工作温度维持在一定范围内,必须排除多余的反 应热。排热过程通常与排水过程相结合,特别是在 动态排水时,可借助气体或电解质循环而将电池余 热带出电池堆。
2. 特点
由于AFC的工作温度在373K以下,电池本体结构 材料选择广泛。可以使用低廉的耐碱塑料。这些 材料可用注塑成型工艺,使电池造价降低。从耐 电解液性能方面来看,可以不用贵金属铂系催化 剂。例如,阳极可采用镍系催化剂,既降低成本 又能获得机械强度高的结构。阴极可采用银系催 化剂。 AFC在室温下操作,瞬间便能输出部分负荷,5 分钟内便可达到额定负荷。低温下氧还原时,电 极极化损失小。
碱性燃料电池结构示意 图(自由电解质型)
将电极以电解液保持室隔板的形式粘结在塑料制 成的电池框架上,然后再加上镍制隔板即构成单 电池。
气体及电解液通道的密封材料采用橡胶垫圈。采 用氢气循环法除水时,氢电极背面的多孔镍制隔 板起到电解液贮存槽的作用,以调节由于温度及 浓度变化而引起的电解质溶液的体积变化。为了 达到实用电压,可象板框压滤机那样将多个单电 池串联成电池准。有时,还需要在两个单电池间 设置一块冷却板,在冷却板内通冷却剂除热。
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碱性燃料电池 Alkaline Fuel Cells (AFC)
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5.2.碱性燃料电池
5.2.1. 概述
碱性燃料电池(AFC)是燃料电池系统中最早开发并获得成功 应用的一种。美国阿波罗登月宇宙飞船及航天飞机上即采用碱 性燃料电池作为动力电源,实际飞行结果表明,AFC作为宇宙 探测飞行等特殊用途的动力电源已经达到实用化阶段。 在过去相当长的一段时期内, AFC系统的研究范围涉及不同 温度、燃料等各种情况下的电池结构、材料与电性能等。就电 池工作温度而言, AFC系统分中温型与低温型两种,前者以培 根中温燃料电池最为突出,它由英国培根(F.T.Bacon)研制, 工作温度约为523K,阿波罗登月飞船上使用的AFC系统就属于 这一类型。
5.2.2. 原理与特点
5.2.2.1. AFC的原理: AFC采用有限电解质溶液的措施来维持稳定的三相 界面。通常,电解质采用30%一45%的KOH溶液。与 PAFC不同的是,在电解质内部传输的离子导体为OH-, 由于阳、阴极的电极反应不同,所以在阳极一侧生成 水。 下图为AFC的基本工作原理图。
实验结果表明,以阱为燃料的 AFC 电性能与氢氧 AFC 电性能差不多相等。有人认为这两种燃料的 电化学过程实际上是相同的,阱仅仅起到氢气源 的作用。
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阱在AFC阳极表面分解的同时还可能产生对电极性能 有害的氮。
在阱电池中,电解液是连续循环的,并在循环过程中 添加水合阱使浓度大体上维持恒定,这种循环也有助 于除去电池工作中产生的氮气。排出的氮气中会带定 一些阱蒸汽,由于阱有毒且易爆,故须使废气通过乙 醛或硫酸以除去其中的阱。电池反应产生的水也大部 分随氮气一起排出。 电池的氧化剂曾采用纯氧、空气或 H 2 O 2 等。若以空 气代替纯氧,会大大增加排出气体中氮气的流量,使 电池输出功率显著降低。
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在五六十年代,阱-空气燃料电池曾作为军用电源大 力开发。这种电池最主要的缺点是阱具有极高毒性、 价格昂贵。而且,这种电池系统需要大量辅助设备, 这不仅需要消耗电池所产生功率中的相当大一部分, 而且在电池正常工作前必须启动这些辅助设备。因 此,尽管在理论上阱氧化产生的能量比大多数其他 燃料要大得多,但阱电池在商业上似乎不大可能有 什么重要用途。 到了70年代,阱-空气燃料电池基本上停止了研究。
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除了阱-空气燃料电池,曾研究过的AFC系统还有氨空气燃料电池。 从长远的眼光来看,阱、液氨作为 AFC 的燃料是不 可行的。目前,最具潜力的液体燃料是烃类、甲醇等。 下面主要讨论以氢、烃为燃料的AFC系统。
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5.2.2.2. 特点
由于 AFC 的工作温度在 373K以下,电池本体 结构材料选择广泛。可以使用低廉的耐碱塑料。 这些材料可用注塑成型工艺,使电池造价降低。 从耐电解液性能方面来看,可以不用贵金属铂系 催化剂。例如,阳极可采用镍系催化剂,既降低 成本又能获得机械强度高的结构。阴极可采用银 系催化剂。 AFC 在室温下操作,瞬间便能输出部分负荷, 5 分钟内便可达到额定负荷。低温下氧还原时,电 极极化损失小。
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图2-1 碱性 燃料电池电化 学反应
AFC的燃料有纯氢 (用碳纤维增强铝瓶 储存)、储氢合金和 金属氢化物。AFC工 作时会产生水和热量, 采用蒸发和氢氧化钾 的循环实现排除,以 保障电池的正常工作。 氢氧化钾电解质吸收 CO2生成的碳酸钾会 堵塞电极的孔隙和通 路,所以氧化剂要使 用纯氧而不能用空气, 同时电池的燃料和电 解质也要求高纯化处 理。
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采用KOH等碱性溶液作电解质的不利之处是, 电池对燃料气中 CO 2 十分敏感,一旦电解液与含 CO2的气流接触,电解液中会生成碳酸根离子,若 含量超过30%,电池输出功率将急剧下降。
因此,对含碳燃料 AFC 系统中应配 CO2脱除装 置。另外,为了保持电解质浓度需进行适当控制, 导致系统复杂化。由于 AFC 工作温度低,电池冷 却装置中冷却剂进出口温差小,冷却装置需有较 大体积,废热利用也受到限制。
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碱性燃料电池是以强碱为电解质,氢为燃料,氧为氧化剂的燃料电池, 在阳极,氢气与碱中的OH-在电催化剂作用下,发生氧化反应生成水和电子: H2+2OH2H2O+2eE0=-0.828v
氢电极反应生成的电子通过外电路到达阴极,在阴极电催化剂的作用下, 参与氧的还原反应:
1/2O2+H2O+2e2OHE0=0.401v
生成的OH-通过饱浸碱液的多孔石棉膜迁移到氢电极。
为保持电池连续工作,除需与电池消耗氢气、氧气等速地供应氢气、氧气 外,还需连续、等速地从阳极排除电池反应生成的水,以维持电解液浓度的 稳定;排除电池反应的废热以维持电池工作温度的稳定。
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然而,由于 AFC 系统通常以 KOH溶液作为电解质, KOH 与某些燃料可能产生的化学反应使得 AFC 几 乎不能使用液体燃料。
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液体燃料在进入 AFC 电池堆之前必须进行预处理。 阱( N2 H4 )在 AFC 阳极上易分解成氢气和氮气,其 电极反应可能是:
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低温型APC系统的工作温度低于373K,是现在 AFC系统研究与开发的重点。其应用目标是便携式 电源及交通工具用动力电源。 在燃料电池系统中采用液体燃料是吸引各种商业用 户的有效途径之一。因为液体燃料储运方便,易处 置。曾经考虑用作AFC系统的液体燃料有阱 (N2H4)、液氨、甲醇和烃类。
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