燃料电池材料
燃料电池的材料选择与性能要求分析
燃料电池的材料选择与性能要求分析燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其工作原理是通过氧化还原反应将氢气和氧气转化为水，同时释放出电流。
燃料电池的核心是电解质膜，它起到隔离氢氧两种气体并传导离子的作用。
除了电解质膜，燃料电池的材料选择还涉及阳极、阴极、催化剂等多个部件，这些材料的性能要求直接影响整个燃料电池的效率和稳定性。
首先，电解质膜的材料选择是燃料电池设计中最具挑战性的一部分。
电解质膜应具备以下性能要求：高离子传导性、化学稳定性、机械强度、耐温性、低电子导电性和低渗透性。
常用的电解质膜材料有固体聚合物膜、磷酸盐玻璃膜和氧化物陶瓷膜。
聚合物膜作为最常用的电解质膜材料，具有较高的离子传导性和较低的电子传导性，但其化学稳定性和耐温性相对较差；而陶瓷类电解质膜具有较好的耐温性和化学稳定性，但离子传导性较差。
其次，阳极和阴极的材料选择对于燃料电池的性能也至关重要。
阳极应具备良好的氢气氧化反应活性和较低的电子电导率，常用的阳极材料有铂、铂合金、镍等。
铂具有优异的催化活性，但成本较高；铂合金能够降低材料成本并提高催化活性；而镍则具有较低的成本和较高的活性，但对于材料的耐腐蚀性和稳定性有一定要求。
阴极的选择主要考虑氧还原反应的活性，常用的材料有铂、铂合金和钴钼等。
铂和铂合金也是常见的阴极材料，能够提供较好的反应活性，而钴钼则更适用于碱性燃料电池。
最后，催化剂是燃料电池中不可或缺的一部分，它能够促进氢气和氧气之间的反应。
常用的催化剂材料有铂、镍、钼等。
铂是最常见的催化剂材料，因为它在燃料电池反应中具有较高的活性，但其成本较高；镍和钼则具有较低的成本，但活性相对较低。
因此，催化剂的选择需要在成本和活性之间进行权衡。
综上所述，燃料电池的材料选择与性能要求是一个复杂而关键的问题。
除了电解质膜、阳极、阴极和催化剂的选择外，还需要考虑材料的成本、稳定性、耐腐蚀性和制备工艺等因素。
随着科技的进步和材料研究的不断发展，相信在未来会有更多新材料的应用，提升燃料电池的性能和推动其在各个领域的广泛应用。
质子交换膜燃料电池关键材料与技术
质子交换膜燃料电池关键材料与技术质子交换膜燃料电池是一种非常先进的能源技术，它可以将氢气和氧气转化为电能，而且排放出来的只有水蒸气。
这种技术在很多领域都有广泛的应用，比如汽车、飞机、船舶等等。
要想让质子交换膜燃料电池真正发挥出它的优势，关键就在于材料和技术。
我们来看看质子交换膜燃料电池的关键材料。
这个材料非常重要，因为它直接影响到燃料电池的性能和寿命。
目前市面上常见的质子交换膜材料有聚合物、金属氧化物、碳等。
其中聚合物是最常用的一种，因为它具有很好的化学稳定性和机械强度，而且价格也比较便宜。
聚合物材料的导电性不太好，所以需要加入一些导电物质来提高其导电性能。
这些导电物质可以是碳纳米管、石墨烯等。
除了材料之外，还有一项关键技术就是制造工艺。
制造工艺的好坏直接决定了质子交换膜的质量和性能。
目前市面上常见的制造工艺有注塑成型、挤出成型等。
其中注塑成型是最常用的一种方法，因为它可以制造出各种形状和尺寸的质子交换膜。
注塑成型也有一些缺点，比如生产效率低、成本高等问题。
因此，研究人员正在不断探索新的制造工艺，以提高生产效率和降低成本。
质子交换膜燃料电池是一项非常有前途的技术，它可以为我们提供清洁、高效的能源。
但是要想让这项技术真正走向普及，还需要克服一些困难和挑战。
希望未来的科学家们能够继续努力研究，为人类创造更加美好的未来！。
新能源技术知识：新型燃料电池催化剂材料的研究与应用
新能源技术知识：新型燃料电池催化剂材料的研究与应用随着世界能源需求的不断增长，对于新能源的研究和应用也越来越受到人们的重视。
燃料电池作为一种环保、高效的新能源技术，已经在交通、工业、家庭等领域得到了广泛的应用。
而作为燃料电池中最关键的催化剂材料，其研究和应用也越来越成为学术研究和工业发展的重要方向。
一、新型燃料电池催化剂材料的研究燃料电池作为一种从化学能转换为电能的装置，其中催化剂的作用就是在电池的电极反应过程中提供密切的接触和活化催化作用。
目前燃料电池所使用的催化剂多为贵金属，如铂、钯、金等，但这些金属催化剂价格昂贵，资源稀缺，因此开发替代铂族金属的非贵金属催化剂材料，对于促进燃料电池的开发和应用具有十分重要的意义。
1.非贵金属催化剂材料的研究非贵金属催化剂材料目前研究热点主要包括过渡金属氧化物、氮化物、碳材料和有机化合物等。
这些研究开辟了新型非贵金属催化剂的新途径，从而提高了燃料电池的电化学性能和稳定性。
其中，过渡金属氧化物在催化电池氧化反应时显示出良好的催化活性和长期稳定性，因此被广泛研究和应用。
氮化物由于具有高的电子密度和催化活性，因此也成为了非贵金属催化剂研究的重要对象。
而碳材料（如碳黑、碳纳米管等）和有机化合物（如多孔有机催化剂化合物等）由于其廉价、易于制备、多功能等特性，也在新型催化剂材料的研究和开发中处于不可忽视的地位。
2.多孔催化材料的研究在非贵金属催化剂材料研究中，除了单一材料的研究外，多孔催化材料的研究也受到了广泛关注。
多孔催化材料具有极高的比表面积和孔隙度，可以提高催化剂材料中活性材料的负载量，并且有助于增强其催化活性和稳定性。
当前，多孔材料的制备技术主要包括模板法、自组装法、物理化学法等，通过这些方法制备的多孔催化材料，已经在催化转化、电化学能源、环境治理等领域得到了广泛应用。
二、新型燃料电池催化剂材料的应用新型燃料电池催化剂材料的研究虽然目前还处于实验室阶段，但是已经开始在实际应用中得到了广泛的关注和应用。
燃料电池材料实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解燃料电池的基本原理和结构。
2. 研究不同燃料电池材料（如催化剂、电解质等）的性能及其对燃料电池性能的影响。
3. 通过实验，验证理论知识和提高实验技能。
二、实验原理燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的装置，其工作原理是基于氧化还原反应。
燃料电池主要由燃料电极、空气电极、电解质和隔膜组成。
在燃料电池中，氢气在燃料电极上发生氧化反应，释放电子；氧气在空气电极上发生还原反应，接受电子。
电子通过外电路流动，产生电能。
三、实验材料与设备1. 实验材料：- 氢气- 氧气- 铂催化剂- 石墨电极- 碳纤维纸- 磷酸氢二铵溶液- 银网- 隔膜- 电解质- 电池测试仪- 烧杯- 烧瓶- 移液管- 滴定管- 电子天平2. 实验设备：- 燃料电池测试装置- 数据采集系统- 真空泵- 恒温水浴- 真空干燥箱四、实验步骤1. 准备燃料电池测试装置，包括燃料电极、空气电极、电解质和隔膜。
2. 将铂催化剂涂覆在石墨电极上，形成燃料电极。
3. 将银网涂覆在碳纤维纸上，形成空气电极。
4. 将磷酸氢二铵溶液作为电解质。
5. 将燃料电池测试装置组装好，连接电池测试仪和数据采集系统。
6. 向燃料电极注入氢气，向空气电极注入氧气。
7. 开始实验，记录电池的电压、电流和功率等数据。
8. 重复实验，比较不同催化剂、电解质和隔膜对燃料电池性能的影响。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 实验次数 | 催化剂 | 电解质 | 隔膜 | 电压(V) | 电流(A) | 功率(W) ||----------|--------|--------|------|----------|----------|----------|| 1 | 铂 | 磷酸氢二铵 | 隔膜A | 0.6 | 0.2 | 0.12 || 2 | 钌 | 磷酸氢二铵 | 隔膜A | 0.5 | 0.3 | 0.15 || 3 | 铂 | 磷酸氢二铵 | 隔膜B | 0.7 | 0.4 | 0.28 || 4 | 钌 | 磷酸氢二铵 | 隔膜B | 0.6 | 0.25 | 0.15 |2. 结果分析：- 铂催化剂在磷酸氢二铵电解质和隔膜A的条件下，电压和功率均高于钌催化剂。
新能源材料与技术-第4章 燃料电池材料-4(固体、甲醇、碱性、磷酸燃料电池)
（一）Ni-YSZ金属陶瓷阳极
常用的阳极催化剂有镍、 钴和贵金属材料，其中 金属镍具有高活性、价 格低的特点，应用最广 泛。在SOFC中，阳极通 常由金属镍及氧化钇稳 定的氧化锆（YSZ）骨 架组成。
9
（1）Ni-YSZ 金属陶瓷阳极的制备 制备Ni-YSZ金属陶瓷的方法有多种，包括传
统的陶瓷成型技术（流延法、轧末法）、涂抹 技术（丝网印刷、浆料涂覆）和沉积技术（化 学气相沉积、等离子体溅射）。管式SOFC通 常采用化学气象沉积-浆料涂覆法制备Ni-YSZ 阳极；电解质自支撑平行板SOFC的阳极制备 可采用丝网印刷、溅射、喷涂等多种方法，而 电极负载型平板型SOFC的阳极制备一般采用 轧膜、流延等方法。
1）阳极
阳极的主要作用是为燃料的电化学氧化提供反应场所， 所以SOFC阳极材料必须在还原气氛中稳定，具有足够高 的电子电导率和对燃料氧化反应的催化活性，还必须具 有足够高的孔隙率，以确保燃料的供应及反应产物的排 除。
由于SOFC在中温、高温下操作，阳极材料还必须与 其它电池材料在室温至操作温度乃至更高的制备温度范 围内化学上相容、热膨胀系数相匹配。
10
（2）Ni-YSZ 金属陶瓷的物理性质
在Ni中加入YSZ的目的是使发生电化学反应 的三相界向空间扩展，即实现电极的立体化，并 在SOFC的操作温度下保持阳极的多孔结构及调 整电极的热膨胀系数使其与其它电池组件相匹配。 在这种金属陶瓷复合阳极中，YSZ作为金属Ni的 载体，可有效地防止在SOFC操作过程中金属粒 子粗化。
11
▪ （3）金属陶瓷的稳定性
▪
Ni和YSZ在还原气氛中均具有较高的化学稳
定性，并且在室温至SOFC操作温度范围内无相
变产生。 Ni-YSZ在１０００℃以下几乎不与电
燃料电池(Fuel cell )材料
3.1.燃料电池介绍
3.1.1 简介 (1)什么是燃料电池？ 简单地说，燃料电池1(Fuel Cell，简称FC)是
一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为 电能的电化学装置。
作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、 水电和核电之后的第四种发电方式．与火力发电 相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程 是直接方式，如图 1-1 所示．
燃料电池（Fuel cell )材料
介绍内容
3.1，燃料电池介绍 3.2，质子交换膜燃料电池材料 3.3，碱性燃料电池材料 3.4，磷酸型燃料电池材料 3.5，直接醇类燃料电池材料 3.6，熔融碳酸盐燃料电池材料 3.7，固体氧化物燃料电池材料 3.8，金属/空气燃料电池材料 3.9，燃料电池的应用与前景
下面以简单的酸性电解质氢氧燃料电池为例说明燃料 电池的工作原理。
氢气作为燃料被通入燃料电池的阳极，发生如下氧化 电极反应
H2 + 2H2O
2H3O+ + 2e-
氢气在催化剂上被氧化成质子，与水分子结合成水合
质子，同时释放出两个自由电子。
电子通过电子导电的阳极向阴极方向运动，而水合质 子则通过酸性电解质往阴极方向传递。在阴极上，氧气在 电极上被还原，发生如下电极反应
热能
动能
传统技术
化学能
燃料电池
电能
图1-1 燃料电池直接发电与传统间接发电的比较
(2) 燃料电池发展过程中的重大事件
1839年，格罗夫发明“气体伏打电池”，格罗夫也被称 为“燃料电池之父”；
1889年，蒙德和朗格尔改进氢氧“气体电池”并正式确 定其名称为“燃料电池”；
1896年，雅克研制成功第一个数百瓦（大约300瓦）的煤 燃料电池；
燃料电池的电极材料
燃料电池的电极材料燃料电池是一种利用化学反应产生电能的装置，其核心部分为电极。
电极材料是燃料电池的重要组成部分，直接影响着燃料电池的性能和稳定性。
本文将介绍燃料电池的电极材料及其特点。
1. 阳极材料阳极材料是指燃料电池中负责氧化燃料的电极。
常用的阳极材料有铂、钯、金、铜等金属以及碳材料。
其中，碳材料是最常用的阳极材料，因为它具有良好的导电性、化学稳定性和机械强度，同时价格相对较低。
2. 阴极材料阴极材料是指燃料电池中负责还原氧气的电极。
常用的阴极材料有铂、钯、金等贵金属。
这些材料具有良好的电催化性能和稳定性，但价格昂贵。
因此，研究者们一直在寻找更为经济实用的阴极材料。
目前最有前景的阴极材料是非贵金属材料，如氧化物、硫化物、氮化物等，它们具有良好的催化性能和较低的成本。
3. 催化剂催化剂是指在燃料电池中促进反应的物质。
常用的催化剂有铂、钯、金等贵金属。
这些材料具有良好的电催化性能和稳定性，但价格昂贵。
因此，研究者们一直在寻找更为经济实用的催化剂。
目前最有前景的催化剂是非贵金属材料，如氧化物、硫化物、氮化物等，它们具有良好的催化性能和较低的成本。
4. 电解质电解质是指燃料电池中负责离子传递的物质。
常用的电解质有质子交换膜和氢氧化钾溶液。
质子交换膜是目前应用最广泛的电解质，它具有高的离子传导率、优良的化学稳定性和机械强度。
氢氧化钾溶液是一种传统的电解质，但由于其腐蚀性较强，使用范围受到限制。
燃料电池的电极材料是燃料电池的重要组成部分，直接影响着燃料电池的性能和稳定性。
未来，随着新材料的涌现和燃料电池技术的不断发展，燃料电池的电极材料将不断得到提升和完善。
碳材料在燃料电池的应用
什么是燃料电池Fuel Cells把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。
燃料电池燃料电池的主要分类有：质子交换膜燃料电池（PEMFC）磷酸燃料电池（PAFC）固体氧化物燃料电池（SOFC）碱性燃料电池（AFC）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。
其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。
不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。
而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。
因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。
电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。
原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
燃料电池具有如下特点：高能量密度高效率较低成本可控制排放催化剂载体—碳纳米管CNT使用多壁碳纳米管用以制备燃料电池中二氧化钛的加强催化剂。
电化学活性面积(ECSA)对比：UT-TiO2：285.5 m2/gPt-C：153.4 m2/gPt-MWCNT：188.2 m2/g这种催化剂还可以在碳纳米管表面通过还原法形成-OH和-COOH基团，从而提高其催化活性。
TiO2壳层还可以保护催化剂免受碳腐蚀，有效提高材料的耐用性，并提高Pt在表面上的沉积。
催化剂载体—碳纳米管CNT此外，在燃料电池中还常常使用碳纳米管作为氮元素和钴元素的催化剂载体。
这样的复合催化剂具有如下性质：高电流密度N-CNTs：3.00 mA/cmSiO2胶体悬浮液：2.69 mA/cm无催化剂的样品：0.53 mA/cm均匀的多孔结构有助于提高催化剂的均匀性、稳定性高比表面积提高电子聚集度，加强催化活性催化剂载体—碳纳米管CNTMWCNTs上制造Ni-Pd纳米催化剂的示意图上述是利用多壁碳纳米管制备Ni-Pd纳米催化剂的方法，这种催化剂主要用于直接乙醇燃料电池，是一种极为环境友好的燃料电池。
新能源材料简述范文
新能源材料简述范文新能源材料主要包括太阳能材料、燃料电池材料、锂电池材料和超级电容器材料等。
其中，太阳能材料是将太阳光转化为电能的材料，主要包括硅基光伏材料、薄膜光伏材料和有机光伏材料等。
硅基光伏材料是目前应用最广泛的太阳能电池材料，它具有高转化效率和长寿命等优点。
薄膜光伏材料由于其柔性和轻薄等特点，使得其在建筑一体化和可穿戴设备等领域具有巨大的应用潜力。
有机光伏材料则因其低成本、工艺简单等特点备受关注。
燃料电池材料是用于燃料电池中的关键材料，能将氢气和氧气化学反应产生电能。
燃料电池材料主要包括阳极材料、阴极材料和电解质材料等。
阳极材料中的常用材料有铂、铂合金和过渡金属氧化物等，阴极材料中的主要材料是钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂等，电解质材料主要包括质子交换膜和电解质液体等。
燃料电池材料的研究旨在降低材料的成本、提高电池的效率和延长电池的使用寿命。
锂电池材料是目前最常见的二次电池材料，广泛应用于电动汽车、移动通信和便携式电子设备等领域。
锂电池材料主要包括正极材料、负极材料和电解质材料等。
正极材料中的常用材料有锂钴酸锂、锂铁磷酸锂和锂镍酸锂等，负极材料主要是石墨和硅基材料等，电解质材料主要是有机溶液和固体电解质等。
锂电池材料的研究重点是提高电池的能量密度和循环寿命。
超级电容器材料是一种新型的能量存储材料，具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等特点。
超级电容器材料主要包括电极材料和电解质材料等。
电极材料中的常用材料有活性炭、二氧化锰和二氧化钼等，电解质材料主要是有机溶液和聚合物凝胶等。
超级电容器材料的研究旨在进一步提高材料的能量和功率密度，以满足电动汽车和可再生能源等领域的需求。
综上所述，新能源材料是推动新能源技术发展的重要支撑和基础。
随着全球对可再生能源的需求不断增加，新能源材料的研究和应用将在未来发挥重要作用。
通过不断改进材料的性能和制备工艺，可以进一步提高新能源设备的转化效率和使用寿命，促进全球能源结构的转型和可持续发展。
固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展课件
1.A位缺失大大提高电池性能。
0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-是LS固C体F氧系化列物阴燃料电池阴极材料的研 极中输出性能最高的阴极材料。其最大究功进展课件
率是LSM/YSZ标准阴极的两倍。
Journal of power sources,156 (2006)20-22
Seminar II
Solid
electrolyte
O2-
Porous anode
collector
Combustible Fuel
O2
e-
O2-
e-
CO2 +H2O
固体氧化物燃料电池阴极材料的研 究进展课件
Seminar II
中温固体氧化物燃料电池对阴极材料的基本要求
❖ 有较高的氧还原活性； ❖ 有较高的电导率； ❖ 与电解质和连接体材料具有良好的化学相容
Solid State Ionics 93 (1997) 207-217
Seminar II
LSM基阴极的研究进展（3）
LSM-5Ce10ScZr大大提高了LSM基阴极的电化学性能，在650°C,优化阴极 后的电池性能接近0.6/cm2.
固体氧化物燃料电池阴极材料的研
究进展课件Solid State Ionics ,176 (2005)2555-2561
Seminar II
参考文献
14. Z.H.Bi et al Electrochem. Solid state lett. 5(7) (2002) A173 15.S.P.Simner et al, Solid State Ionics ,161 (2003)11-18 16. S.P.Simner et al,Journal of power sources,113 (2003)1-10 17.A.Mai et al, Solid state Ionics,176 (2005)1341-1350 18.F.Tietz et al, Journal of power sources,156 (2006)20-22 19. 段枣树，硕士论文，新型阴极材料BSCF在IT-SOFC中的应用。 第三章，25-26 20. Z.P.shao,S.M.Haile nature 417 (2004)170-173 21.Z.S.Duan, et al, Journal of power sources, (2006) in press
- 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)。
1.3燃料电池的分类
（1）碱性燃料电池（AFC） （2）质子交换膜燃料电池（PEMFC） （3）磷酸燃料电池（PAFC） （4）熔融碳酸燃料电池（MCFC） （5）固态氧燃料电池（SOFC）
1.4 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
质子交换膜燃料电池以磺 酸型质子交换膜为固体电解 质,无电解质腐蚀问题，能量 转换效率高，无污染，可室温 快速启动。质子交换膜燃料电 池在固定电站、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。它 已成功地用于载人的公共 汽车和奔驰轿车上。
1.8 燃料电池系统组成
单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车的，它必 需和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管 理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成 燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。
1 燃料电池组
2 辅助装置和关键设备：
(1)燃料和燃料储存器
(2)氧化剂和氧化剂存储器
(3)供给管道系统和调节系统
(4)水和热管理系统
2 质子交换膜型燃料电池材料
2.1 电催化剂
电催化 电催化是使电极与电解质界面上的电荷转移反
应得以加速的催化作用。 电催化反应速度不仅由电催化剂的活性决定，
而且与双电层内电场及电解质溶液的本性有关。
2.1.1电催化剂催化机理
H2的阳极氧化 H2在酸性环境中的阳极氧化反应为：
一般认为它的具体途径如下：(M 代表电催化剂 表面原子) 第一步： 第二步有两种可能的途径：
1.1 发展历史
• 1839年，Grove所进行的电解作用实验——使用 电将水分解成氢和氧。
• 第一个碱性燃料电池。 • 1866年，制造出了能工作的燃料电池。 • 20世纪60年代，宇宙飞行的发展，才使燃料电池
技术重又提到议事日程上来。出于对能保护环境 的能源供应的需求，激发了人们对燃料电池技术 的兴趣。
2.1.1 CH3OH的阳极氧化
CH3OH是一种易溶于水的液体燃料，它不像H2和 烃类燃料存在浓差极化问题。但CH3OH氧化时存在 以下几个问题：
a. CH3OH及其中间产物的电极反应速度较慢； b.电催化剂易被中间产物毒化；
c.在许多电催化剂上均生成HCOOH和HCHO等副 产
物；
即使在开路状态或在很低的电流密度(50mA／cm2) 下，仍出现0.4V的电压损失。
熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、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。
反应原理示意图如下： 阴 极： O2 + 2CO2 + 4e- →2CO32阳 总反极应：：2HO22+＋2C2HO232→- →2H22COO2 + 2H2O + 4e–
1.7 固态氧燃料电池（SOFC）
1.5 再生氢氧电池（AFC）
再生氢氧燃料电池将水电解技术 (电能+2H2O→2H2+O2)与氢氧燃料电 池技术(2H2+O2→H20+电能)相结合 ,氢 氧燃料电池的燃料 H2、氧化剂O2可通 过水电解过程得以“再生”, 起到蓄能作 用。可以用作空间站电源。
1.6 熔融碳酸燃料Hale Waihona Puke 池（MCFC）燃料电池材料
燃料电池概述 质子交换膜型燃料电池(PEMFC)材料 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)材料 固态氧燃料电池（SOFC）材料 燃料电池的前景与挑战
1 燃料电池概述
燃料电池（fuel cell）是一个电池本体与燃料箱组 合而成的动力装置。燃料电池具有高能效、低排放 等特点，近年来受到了普遍重视，在很多领域展示 了广阔的应用前景。上个世纪60-70年代期间，美 国“Gemini”与“Apollo”宇宙飞船均采用了燃料 电池作为动力源，证明了其高效与可行性；燃料的 选择性非常高，包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气 ，甚至于现在运用最广泛的汽油，都可以做为燃料 电池燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的 。以氢为燃料、环境空气为氧化剂的质子交换膜燃 料电池(PEMFC)系统近十年来在车上成功地进行了 示范，被认为是后石油时代人类解决交通运输用动 力源的可选途径之一。
原能子使。H其—第中H二M键步H断的2裂与第形M一成H种分M可别—能表H途键示径，吸是而附H第的2与二氢M种分可子作能和用途氢就 径二者是的MH差2异需在要于水M分与子H的原碰子撞间才作能用使力H的—强H弱键不断同裂，。 前者的M与H原子间作用强，而后者的作用弱。 因此，吸附氢作用强的催化剂在第二步反应中按 第一种途径的可能性大；而吸附氢作用弱的催化 剂按第二种途径的可能性大。在多数情况下，过 渡金属元素在吸附氢时直接离解成MH。Raman 光谱实验证实，PEMFC中H 在Pt上氧化的第二步 正是按上述第一种途径进行的。
1.2 燃料电池工作原理
阳极反应 2H2+4OH-→4H2O+4e阴极反应 4e-+O2+2H2O →4OH总反应 2H2+O2 → 2H2O
燃料电池通过氧与氢结合成水的简单电化学反应 而发电。燃料电池的基本组成有：电极、电解质、 燃料和催化剂。二个电极被一个位于这它们之间的、 携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。在电极 上，催化剂，例如白金，常用来加速电化学反应。 上图为燃料电池基本原理示意图。
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为 电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材 料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下 电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合 效率可由50%提高到70%以上；它的燃料适用范 围 广 ， 不 仅 能 用 H 2 ，还可直接用 C O 、 天 然 气 （甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3、H2S 等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。
再生质子交换膜燃料电池(RFC)具有高的比能量 ，近年来也得到航空航天领域的广泛关注；直接甲醇 燃料电池(DMFC)在电子器件电源如笔记本电脑、手 机方面等得到了演示，已经进入到了商业化的前夜； 以固体氧化物燃料电池(SOFC)为代表的高温燃料电 池技术也取得了很大的进展。但是，燃料电池技术还 处于不断发展进程中，燃料电池的可靠性与寿命、成 本与氢源是未来燃料电池商业化面临的主要技术挑战 ，这些也是燃料电池领域研究的焦点问题。