燃料电池催化剂文献报告 ppt课件
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燃料电池原理及应用ppt课件
❖ 虽然风能或太阳能在无风时或夜间不能利用，但通 过与燃料电池组合，就能够组成稳定且洁净的能源 系统。
❖ 降低成本方面也大有希望，特别是燃料电池车已取 得突破性的进展，成本将会大幅度地降低。
.
.
燃料电池不同于一般的“电池”
❖ 既然燃料电池是一种发电装置，那么就有必要说明 它被称为“电池”的原因。
❖ 在介绍燃料电池的结构之前，首先要说明与它关系 较为密切的干电池。
❖ 干电池是由电解质(溶于水时能分解出阳离子和阴离 子并导电的物质)和两个电极组成。锰电池中的锌电 极具有容易释放电子的性质，而二氧化锰电极则具 有容易得到电子的性质。当用一根导线连接央着电 解质的两个电极时，电子在导线中移动(电流)，而 离子则在电解质中移动。这就是干电池产生电流的 化学原理。
❖ 由于供给燃料电池的燃料首先要通过脱硫器，所以造成酸雨 的硫化物为零排放。导致哮喘的烟尘发生量也被控制在检测 标准以下。
❖ 另外，噪声和振动也可以控制得极低。发动机等产生噪声和 振动的主要原因是其中有许多高速运转的零件。而燃料电池 没有机械部分，直接通过化学反应发电。需要动力时，也是 单个电机旋转，所以可实现无噪声平稳地运行。
.
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影响环境的物质排放量极小
❖ 若从燃料电池本身来看，排出的物质的确只有水，但是依靠 现有技术从化石燃料中提取氢的重整过程中多少会有一些其 他物质排出。尽管如此，实际排出量比发动机或锅炉等低得 多。
❖ 通过已实用化的“磷酸型燃料电池”与柴油发动机比较加以 说明。使用燃料电池产生的氢化物相当于汽油发动机或柴油 发动机及燃气轮机的1/10—1/100。
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高效率、分散型的发电装置
❖ 通过高压线路长距离地把从遥远的大型发电 站发出的电能输送到用户，电能损失和成本 都较高，是一种低效率的方法。
❖ 降低成本方面也大有希望，特别是燃料电池车已取 得突破性的进展，成本将会大幅度地降低。
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燃料电池不同于一般的“电池”
❖ 既然燃料电池是一种发电装置，那么就有必要说明 它被称为“电池”的原因。
❖ 在介绍燃料电池的结构之前，首先要说明与它关系 较为密切的干电池。
❖ 干电池是由电解质(溶于水时能分解出阳离子和阴离 子并导电的物质)和两个电极组成。锰电池中的锌电 极具有容易释放电子的性质，而二氧化锰电极则具 有容易得到电子的性质。当用一根导线连接央着电 解质的两个电极时，电子在导线中移动(电流)，而 离子则在电解质中移动。这就是干电池产生电流的 化学原理。
❖ 由于供给燃料电池的燃料首先要通过脱硫器，所以造成酸雨 的硫化物为零排放。导致哮喘的烟尘发生量也被控制在检测 标准以下。
❖ 另外，噪声和振动也可以控制得极低。发动机等产生噪声和 振动的主要原因是其中有许多高速运转的零件。而燃料电池 没有机械部分，直接通过化学反应发电。需要动力时，也是 单个电机旋转，所以可实现无噪声平稳地运行。
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影响环境的物质排放量极小
❖ 若从燃料电池本身来看，排出的物质的确只有水，但是依靠 现有技术从化石燃料中提取氢的重整过程中多少会有一些其 他物质排出。尽管如此，实际排出量比发动机或锅炉等低得 多。
❖ 通过已实用化的“磷酸型燃料电池”与柴油发动机比较加以 说明。使用燃料电池产生的氢化物相当于汽油发动机或柴油 发动机及燃气轮机的1/10—1/100。
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高效率、分散型的发电装置
❖ 通过高压线路长距离地把从遥远的大型发电 站发出的电能输送到用户，电能损失和成本 都较高，是一种低效率的方法。
《雷尼镍催化剂》课件
的应用也将得到更多的关注和应用。
雷尼镍催化剂的研究趋势和挑战
要点一
总结词
要点二
详细描述
未来雷尼镍催化剂的研究将更加注重微观结构和性能关系 的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如何提高 其稳定性和循环利用性也是研究的重点和挑战。
随着科学技术的不断发展，对雷尼镍催化剂的研究将更加 深入和精细。未来，研究者将更加注重对其微观结构和性 能关系的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如 何提高雷尼镍催化剂的稳定性和循环利用性也是研究的重 点和挑战。通过改进制备方法、优化反应条件和提高材料 性能等手段，有望实现雷尼镍催化剂的更广泛应用和更高 效转化。
《雷尼镍催化剂》PPT课件
目录
• 雷尼镍催化剂简介 • 雷尼镍催化剂的化学性质 • 雷尼镍催化剂的合成方法 • 雷尼镍催化剂的应用 • 雷尼镍催化剂的发展前景
01
雷尼镍催化剂简介
雷尼镍催化剂的定义
01
雷尼镍催化剂是一种以镍为主要 活性组分的加氢催化剂，通常采 用Raney工艺制得。
02
它具有高活性、高选择性、低成 本等优点，广泛应用于石油化工 、精细化工和有机合成等领域。
在有机合成中的应用
合成有机化合物
雷尼镍催化剂能够催化多种有 机化合物的合成，如醇、醛、
酮等。
选择性催化
在有机合成中，雷尼镍催化剂 具有较高的选择性，能够实现 特定化合物的选择性合成。
简化合成步骤
使用雷尼镍催化剂可以简化某 些有机化合物的合成步骤，提 高合成效率。
高温催化活性
雷尼镍催化剂在高温下仍具有 较好的催化活性，适用于一些 需要较高温度的有机合成反应
在新能源和环境科学中的应用
燃料电池
太阳能利用
雷尼镍催化剂的研究趋势和挑战
要点一
总结词
要点二
详细描述
未来雷尼镍催化剂的研究将更加注重微观结构和性能关系 的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如何提高 其稳定性和循环利用性也是研究的重点和挑战。
随着科学技术的不断发展，对雷尼镍催化剂的研究将更加 深入和精细。未来，研究者将更加注重对其微观结构和性 能关系的研究，以揭示其催化机理和反应机制。同时，如 何提高雷尼镍催化剂的稳定性和循环利用性也是研究的重 点和挑战。通过改进制备方法、优化反应条件和提高材料 性能等手段，有望实现雷尼镍催化剂的更广泛应用和更高 效转化。
《雷尼镍催化剂》PPT课件
目录
• 雷尼镍催化剂简介 • 雷尼镍催化剂的化学性质 • 雷尼镍催化剂的合成方法 • 雷尼镍催化剂的应用 • 雷尼镍催化剂的发展前景
01
雷尼镍催化剂简介
雷尼镍催化剂的定义
01
雷尼镍催化剂是一种以镍为主要 活性组分的加氢催化剂，通常采 用Raney工艺制得。
02
它具有高活性、高选择性、低成 本等优点，广泛应用于石油化工 、精细化工和有机合成等领域。
在有机合成中的应用
合成有机化合物
雷尼镍催化剂能够催化多种有 机化合物的合成，如醇、醛、
酮等。
选择性催化
在有机合成中，雷尼镍催化剂 具有较高的选择性，能够实现 特定化合物的选择性合成。
简化合成步骤
使用雷尼镍催化剂可以简化某 些有机化合物的合成步骤，提 高合成效率。
高温催化活性
雷尼镍催化剂在高温下仍具有 较好的催化活性，适用于一些 需要较高温度的有机合成反应
在新能源和环境科学中的应用
燃料电池
太阳能利用
燃料电池的应用PPT课件
产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。 两电极的反应和总反应分别为：
阳极反应：2H2+4OH- →4H2O+4e阴极反应：O2+2H2O+4e- →4OH-
总反应： 2H2+O2=2H2O
2.3 磷酸燃料电池(PAFC)
磷酸型燃料电池是用氢的纯度极高的天然气或甲醇作燃料，工作温度为 200℃，反应过程用铂作催化剂，发电效率达40％。最初开发磷酸燃料电池是 为了控制发电厂的峰谷用电平衡，近来则侧重于作为向公寓、购物中心、医院 、宾馆等地方提供电和热的现场集中电力系统。
( 3 )要能抵受高温碱性溶液的高度侵蚀环境，燃料电池的外壳必须采用特别 材料。材料技术的进展缓慢，并未能找到适当的材料。
(4) 氢气十分易燃和易爆，因此必须小心处理。在燃料电池的商业应用中， 如何安全配送氢气燃料成为一个主要障碍。兴建氢气配送系统的成本十分高。
(5)氢燃料基础建设不足, 氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模，但全 世界充氢站仅约70站 ，仍值示范推广阶。此外，加气时间长，约需时5分钟, 尚跟不上工商时代的步伐。
两电极的反应和总反应分别为：
阳极(负极)：2H2-4e→4H+ 阴极(正极)：O2+4e+4H+→2H2O 总反应： 2H2+O2=2H2O
图2-1 PEMFC装置图
图2-2 PEMFC工作原理图
直接甲醇燃料电池（DMFC）
属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，系直接使用液态甲醇为燃料
供给来源，而不需透过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。
阴极：
O 22C2O 4e 2C3O
阳极：
2 H 2 2 C 3 O 2 C 2 O 2 H 2 O 4 e
阳极反应：2H2+4OH- →4H2O+4e阴极反应：O2+2H2O+4e- →4OH-
总反应： 2H2+O2=2H2O
2.3 磷酸燃料电池(PAFC)
磷酸型燃料电池是用氢的纯度极高的天然气或甲醇作燃料，工作温度为 200℃，反应过程用铂作催化剂，发电效率达40％。最初开发磷酸燃料电池是 为了控制发电厂的峰谷用电平衡，近来则侧重于作为向公寓、购物中心、医院 、宾馆等地方提供电和热的现场集中电力系统。
( 3 )要能抵受高温碱性溶液的高度侵蚀环境，燃料电池的外壳必须采用特别 材料。材料技术的进展缓慢，并未能找到适当的材料。
(4) 氢气十分易燃和易爆，因此必须小心处理。在燃料电池的商业应用中， 如何安全配送氢气燃料成为一个主要障碍。兴建氢气配送系统的成本十分高。
(5)氢燃料基础建设不足, 氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模，但全 世界充氢站仅约70站 ，仍值示范推广阶。此外，加气时间长，约需时5分钟, 尚跟不上工商时代的步伐。
两电极的反应和总反应分别为：
阳极(负极)：2H2-4e→4H+ 阴极(正极)：O2+4e+4H+→2H2O 总反应： 2H2+O2=2H2O
图2-1 PEMFC装置图
图2-2 PEMFC工作原理图
直接甲醇燃料电池（DMFC）
属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，系直接使用液态甲醇为燃料
供给来源，而不需透过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。
阴极：
O 22C2O 4e 2C3O
阳极：
2 H 2 2 C 3 O 2 C 2 O 2 H 2 O 4 e
燃料电池(课件)
得失电子数目的求算
燃料分子失电子的数目，可根据整体化合价变化情况 进行求算，也可以直接根据分子所含的原子数目进行 计算。1mol的CxHyOz失去电子的数目为4x+y－ 2z(碳四氢一氧减二)。我们可以计算，每个C₃H₈失电 子数为4×3+1×8＝20，每个C₂H₅OH分子失电子数 为4×2+1×6－2＝12。
电解质为固体电解质 （如固体氧化锆—氧 化钇）O2＋4e-=2O2-。
燃料电池负极反应式的书写
产物判断规则
一般来说，负极反应物一般为燃料，常常含有碳元素和 氢元素，有时也含有氧元素。在酸性溶液(如硫酸溶液) 下，负极燃料失电子，C元素变为+4价，转化为CO₂； H元素转化为H⁺，氧元素结合H⁺转化为水。在碱性溶 液(如氢氧化钠溶液)下，负极燃料失电子，C元素转化 为碳酸根离子，+1价的氢元素不能在碱性条件下以离 子形态稳定存在，结合OHˉ生成水，氧元素变成氢氧根 离子或者水。
谢谢
燃料电池
基础知识
燃料电池（Fuel cell），是一种不经过燃烧，将燃料化学能经过电化学反 应直接转变为电能的装置。它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自 发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能，且废物排 放量很低。其中燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同
基础知识
燃料电池的两极材料都是用多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性 的惰性金属，两电极的材料相同。 燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。通入可燃物的一极为负极 ，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧 气在该电极上发生还原反应。
量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；【答案】C
真题突破
（2019·全国高考真题）利用生物燃料电池原理研究室温下氨 的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意 图如下所示。下列说法错误的是
氢燃料电池PPT幻灯片课件
9
氢的制取
电解水制氢
电何处来？
矿物燃料制氢
天然气制氢 醇类制氢 硼氢化物制氢 ·······
生物质气化制氢
垃圾、秸秆、稻草······
太阳能制氢
10
电解水制氢
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一
提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75～85％，其工艺过 程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制
水电解制氢能耗仍高，一般每立方米氢气电耗为4．5～ 5． 5kWh左右
电能可由各种一次能源提供，其中包括矿物燃料、核能、太阳 能、水能、风能及海洋能等等
11
热化学制氢
当水直接加热到很高温度时，例如3000℃以上，部 分水或水蒸气可以离解为氢和氧
利用太阳能聚焦或核反应的热能
12
光化学制氢
命体等）。 在地球上自然存在的氢的单质（如氢气）数量极少。因此，欲获
得大量的单质氢只有依靠人工制取 天然气、石油、煤炭、生物质能及其他富氢有机物等，都是氢的有
效来源 氢的最大来源是水，特别是海水，根据计算，9吨水可以生产出1
吨氢（及8吨氧），而氢与氧的燃烧产物就是水，因而，水可以再 生。由此可见，以水为原料制氢，可使氢的制取和利用实现良性循 环，真是取之不尽，用之不竭 工业副产氢也是向燃料电池提供燃料的有效途径
5
氢的特点
除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中 最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍
氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且 燃点高，燃烧速度快
氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量 氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化 物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当 处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复 循环使用
氢的制取
电解水制氢
电何处来？
矿物燃料制氢
天然气制氢 醇类制氢 硼氢化物制氢 ·······
生物质气化制氢
垃圾、秸秆、稻草······
太阳能制氢
10
电解水制氢
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一
提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75～85％，其工艺过 程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制
水电解制氢能耗仍高，一般每立方米氢气电耗为4．5～ 5． 5kWh左右
电能可由各种一次能源提供，其中包括矿物燃料、核能、太阳 能、水能、风能及海洋能等等
11
热化学制氢
当水直接加热到很高温度时，例如3000℃以上，部 分水或水蒸气可以离解为氢和氧
利用太阳能聚焦或核反应的热能
12
光化学制氢
命体等）。 在地球上自然存在的氢的单质（如氢气）数量极少。因此，欲获
得大量的单质氢只有依靠人工制取 天然气、石油、煤炭、生物质能及其他富氢有机物等，都是氢的有
效来源 氢的最大来源是水，特别是海水，根据计算，9吨水可以生产出1
吨氢（及8吨氧），而氢与氧的燃烧产物就是水，因而，水可以再 生。由此可见，以水为原料制氢，可使氢的制取和利用实现良性循 环，真是取之不尽，用之不竭 工业副产氢也是向燃料电池提供燃料的有效途径
5
氢的特点
除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中 最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍
氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且 燃点高，燃烧速度快
氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量 氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化 物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当 处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复 循环使用
燃料电池技术及应用PPT课件
• 有害气体ＳＯx、ＮＯx及噪音排放都很低 Ｃ Ｏ2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机 械振动。
• 燃料适用范围广
燃料电池的优点
• 积木化强 规模及安装地点灵活，燃料电池电 站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据 需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论 作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、 工厂、大型建筑的独立电站都非常合适
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。
熔融碳酸燃料电池（MCFC）
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：
这种燃料电池以甲醇为能量来源。
这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机， 笔记本电脑将不再用充电。
固体氧化物燃料电池
• 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H2，还 可直接用CO、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。 其工作原理如图所示：
净输出功率100kw最大稳定输出功率120kw峰值输出功率150kw电压300480v可以根据用户要求调整电流0400a能量转化效率4552燃料存储方式高压铝内胆碳纤维缠绕环氧树脂浸渍的储氢罐燃料类型气态氢操作环境温度050相对湿度095工作温度6080工作压力常压物理特性长宽高1040mm680mm690mm2重量560kg不包括驱动电机噪声76db120kw第三代燃料电池大巴发动机30燃料电池的出现与发展将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命并且还会波及到汽车业住宅以及社会各方面的集中供电系统
• 燃料适用范围广
燃料电池的优点
• 积木化强 规模及安装地点灵活，燃料电池电 站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据 需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论 作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、 工厂、大型建筑的独立电站都非常合适
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。
熔融碳酸燃料电池（MCFC）
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：
这种燃料电池以甲醇为能量来源。
这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机， 笔记本电脑将不再用充电。
固体氧化物燃料电池
• 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H2，还 可直接用CO、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。 其工作原理如图所示：
净输出功率100kw最大稳定输出功率120kw峰值输出功率150kw电压300480v可以根据用户要求调整电流0400a能量转化效率4552燃料存储方式高压铝内胆碳纤维缠绕环氧树脂浸渍的储氢罐燃料类型气态氢操作环境温度050相对湿度095工作温度6080工作压力常压物理特性长宽高1040mm680mm690mm2重量560kg不包括驱动电机噪声76db120kw第三代燃料电池大巴发动机30燃料电池的出现与发展将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命并且还会波及到汽车业住宅以及社会各方面的集中供电系统
燃料电池催化剂简介介绍
电压
催化剂的工作电压也是评价其电化学性能的重要指标。稳定的电压 意味着催化剂具有良好的电化学稳定性。
功率密度
功率密度是评价燃料电池整体性能的重要参数，而催化剂的功率密度 与其电化学性能密切相关。
耐久性评价
1 2 3
循环稳定性
催化剂的耐久性主要通过其在长时间循环使用中 的稳定性来评价。循环稳定性好的催化剂能够保 证燃料电池的长期使用。
催化剂在燃料电池汽车领域的应用前景
总结词
燃料电池汽车是未来可持续交通的重要组 成部分，而催化剂在其中起着至关重要的
作用。
详细描述
随着燃料电池技术的成熟和商业化进程的 加速，催化剂在燃料电池汽车领域的应用 前景广阔。
市场潜力
燃料电池汽车市场预计在未来几年将迎来 快速增长，这将为催化剂产业提供巨大的
商业机会。
催化剂的电化学反应过程涉及到电子的转移和离子 的传输，是燃料电池能量转换的关键环节。
氢氧反应过程
燃料电池催化剂通过催化氢氧 反应，将氢气和氧气转化为水 ，同时产生电能。
催化剂的作用是加速氢气和氧 气在电极上的反应，降低反应 的活化能，提高反应速率。
氢氧反应是燃料电池中最典型 的反应，也是燃料电池催化剂 研究的重要方向。
技术挑战
在燃料电池汽车的应用中，催化剂需要承 受复杂的工作环境和高负载条件，因此需 要进一步提高其耐久性和稳定性。
THANKS
谢谢您的观看
详细描述
科研人员正在积极探索 具有更高活性和稳定性 的新型催化剂，以满足 燃料电池在功率密度、 效率和寿命等方面的要
求。
研究方向
新型催化剂的研发主要 集中在金属合金、碳基 材料和复合催化剂等领 域，通过优化催化剂的 组成和结构，提高其电
催化剂的工作电压也是评价其电化学性能的重要指标。稳定的电压 意味着催化剂具有良好的电化学稳定性。
功率密度
功率密度是评价燃料电池整体性能的重要参数，而催化剂的功率密度 与其电化学性能密切相关。
耐久性评价
1 2 3
循环稳定性
催化剂的耐久性主要通过其在长时间循环使用中 的稳定性来评价。循环稳定性好的催化剂能够保 证燃料电池的长期使用。
催化剂在燃料电池汽车领域的应用前景
总结词
燃料电池汽车是未来可持续交通的重要组 成部分，而催化剂在其中起着至关重要的
作用。
详细描述
随着燃料电池技术的成熟和商业化进程的 加速，催化剂在燃料电池汽车领域的应用 前景广阔。
市场潜力
燃料电池汽车市场预计在未来几年将迎来 快速增长，这将为催化剂产业提供巨大的
商业机会。
催化剂的电化学反应过程涉及到电子的转移和离子 的传输，是燃料电池能量转换的关键环节。
氢氧反应过程
燃料电池催化剂通过催化氢氧 反应，将氢气和氧气转化为水 ，同时产生电能。
催化剂的作用是加速氢气和氧 气在电极上的反应，降低反应 的活化能，提高反应速率。
氢氧反应是燃料电池中最典型 的反应，也是燃料电池催化剂 研究的重要方向。
技术挑战
在燃料电池汽车的应用中，催化剂需要承 受复杂的工作环境和高负载条件，因此需 要进一步提高其耐久性和稳定性。
THANKS
谢谢您的观看
详细描述
科研人员正在积极探索 具有更高活性和稳定性 的新型催化剂，以满足 燃料电池在功率密度、 效率和寿命等方面的要
求。
研究方向
新型催化剂的研发主要 集中在金属合金、碳基 材料和复合催化剂等领 域，通过优化催化剂的 组成和结构，提高其电
燃料电池讲解通用课件
04
燃料电池汽车将成为未来交通 出行的重要选择之一，具有零 排放、高效、节能等优点。
燃料电池将成为分布式发电和 储能的重要技术之一，具有环
保、灵活、高效等优点。
燃料电池在航空、航海等领域 也将得到广泛应用，如用于无
人机、船舶等。
燃料电池的技术挑战与瓶颈
01
技术挑战
02
提高燃料电池的能量密度和功率密度需要解决材料科学、制造
燃料电池的特点
高效率、低排放、低噪音、快速充电、可靠运行、方便维护等。
燃料电池的应用领域
域
作为电动汽车、船舶、航空器 的动力源，可实现零排放、高
效率的运行。
电力领域
作为电站、备用电源等，可满 足不同场合的用电需求。
工业领域
作为工业用电源，为生产设备 提供稳定可靠的电力保障。
军事领域
实际效率
由于实际运行中存在各种 损失，如反应不完全、热 能散失等，实际效率通常 略低于理论极限值。
提高效率的方法
优化催化剂设计、降低操 作温度、提高反应气体纯 度等措施可以提高燃料电 池的能量转换效率。
燃料电池的发电特点与优势
可再生能源
高效率
燃料电池使用的氢气和氧气可以由可再生 能源如太阳能、风能等提供，因此燃料电 池是一种可再生能源发电技术。
电池壳是燃料电池的外部结构，它能够保护电池不受外界 环境的影响。
燃料电池的制造设备主要包括搅拌器、涂布机、组装设备 和测试设备等。
燃料电池的使用与维护方法
使用燃料电池时，需要确保其工作在合适的温度和压力下，并定期检查其性能和安 全性。
维护燃料电池时，需要定期更换反应介质和电极材料，并保持电池壳的清洁和完好 。
工作原理：燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。在燃料电池中，燃料（如氢气）被送到阳极，氧化 剂（如氧气）被送到阴极。阳极和阴极之间通过电解质隔开。当燃料和氧化剂在阳极和阴极上反应时 ，电子从阳极通过外部电路流向阴极，从而产生电流。
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主要内容
背景知识介绍
核壳结构 燃料电池
核壳结构的组成
核壳结构粒子是具有双 层或者是多层结构的复合 粒子。
构成内核和外壳的物质 可以是相同的，也可以是 不同的。
核壳结构的性质
核一壳型复合微球集无机、有机、纳米粒 子诸多特异性质于一体，可通过控制核一壳的 厚度等实现复合性能的调控。
通过对核一壳结构、尺寸的剪裁，可调控 它们的磁学、光学、力学、热学、电学、催化 等性质，因而具有诸多不同于单组分胶体粒子 的性质。
实验结果与讨论
由图知：
壳层Pt–Ru形成合 金。
通粒径为 3.1nm
实验结果与讨论
冷却
洗涤和抽滤至中性
磁力搅拌 油浴加热
60℃真空干燥
具体实验步骤
碳管+100ml乙醇 超声30min 5mg/ml CoCl2
通N2 1h 匀浆
NaBH4 (0.5 mg in 10 mL 0.1 M NaOH) 反应30min N2环境 室温
升温到120°C
逐滴加入50% N2H4 •H2O
反应 10 h
它在材料学、化学组装、药物输送、生物化 学诊断等领域具有极大的潜在应用价值。
核壳结构的分类
根据核-壳材质的不同,可将其主为3 类:
➢ 有机-无机型(聚合物-金属、聚合物-非金属等)
➢ 无机-有机型(金属-聚合物 、非金属-聚合物等) ➢ 无机-无机型(金属-金属、金属-非金属等）
核壳结构的主要制备方法
RuCl3和 H2PtCl6 (10 mg Ru and 20 mg Pt in 20 mL H2O)
反应 5 h
过滤，乙醇和水洗
真空50°C干燥，12 h
催化剂
实验结果与讨论
由图知： Co@Pt–Ru核壳 粒子的粒径为 25-35nm。 Co核的平均粒 径为30nm，Pt– Ru壳的平均粒 径为3.4nm。
燃料电池催化剂文献报告
Co@Pt–Ru core-shell nanoparticles supported on multiwalled carbon nanotube for methanol
oxidation
Hongbin Zhao, Lei Li , Jun Yang, Yongming Zhang Electrochemistry Communications 10 (2008) 1527–1529
溶胶- 凝胶法 机械混合法 化学镀法 异相形核法 醇盐水解法
直接甲醇燃料电池
定义： 是直接利用甲醇水溶液为燃料,氧或空气作为氧 化剂的一种新型燃料电池。
特点： 系统结构简单
体积能量密度高
燃料补充方便 应用领域：
移动电源
车用电源
背景介绍
工作原理
电池：CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2 H2O Ecell= 1.18V 阳极: CH3OH + H20 → CO2 + 6H+ + 6e E1 = -0.016 V
基本结构
阳极 质子交换膜 阴极
文献介绍
文章介绍了一种制备负载在多壁碳管表面 Co@Pt–Ru核壳结构的方法：通过一种新方 法控制Co在碳管表面的沉积速率和数量， 用硼氢化钠和水合肼做为还原剂来一步一 步实现这一过程。制备的催化表现了很好 的电化学性能。
MCNTs 6M HNO3
具体实验步骤
回流8h