《燃料电池》PPT课件

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1、燃料电池一、概况燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。燃料电池发电是在一定条件下使H2、天然气和煤气（主要是H2）与氧化剂（空气中的O2）发生化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同之处在于：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺循环（由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程）的限制，能量转换效率高。燃料电池除可发电外，还可作为电动汽车的电源。在

2、对众多的蓄电池以及一次电源的研究以及应用中发现：质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种不经过燃烧直接以电化学反应连续地把燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能的发电装置，具有能量转换效率高（一般都在40-50％，而内燃机仅为18％-24％）、无污染、启动快、电池寿命长、比功率、比能量高等优点。燃料电池由于具有高效、洁净、功率密度高及模块化结构等突出的特点，这决定了它在固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空间飞行器电源及交通工具用电源方面有广阔的应用前景。　　燃料电池客车对城市地区机动化的健康发展非常重

3、要，并且有巨大经济潜力。由于燃料电池汽车有非常好的发展前景，全球各主要的汽车生产企业都把燃料电池客车列为研发的重点，并已取得了长足进步。燃料电池将会把那些驱动世界轿车、卡车以及公共汽车的嘈杂而又污染环境的活塞发动机淘汰，就像淘汰蒸汽机那样。从目前的现状来看，各大汽车集团在新技术革命方面的竞争已经升级。在当今社会，越来越多的便携式电子产品充斥着人们的生活，人们的生活和工作已经离不开iPod、手机、PDA、数码相机、笔记本电脑这些数码产品。但目前存在的主要难题是电源问题，一块手机电池只能维持几天时间，笔记本电

4、脑的电池也就几个小时。与传统电池相比，燃料电池的能量至少要高10倍。一个锂离子电池能提供300瓦小时每升的电量，而甲醇燃料电池却能提供4800瓦小时每升的电量。因此，东芝、IBM、NEC等世界著名企业都投巨资研发燃料电池。在当今全球能源紧张、油价高涨的时代，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。因为氢能的优势明显，清洁、高效，因此得到各国政府的大力支持，加上各种能源动力企业对燃料电池的发展信心十足，所以燃料电池未来市场将有巨大的上升空间。2009年3月20日，北京展览馆举办的“2009年中国国际节能减

5、排与新能源博览会”上，一款采用空冷自增湿技术研制的氢“燃料电池”动力自行车颇受关注。该车价值三万元人民币，每行驶一公里消耗氢燃料成本二点五分钱人民币，是目前动力车最洁净能源之一。燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池)，间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。依据电解质的不同，可将燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料

6、电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。燃料电池的种类及特征燃料电池具有以下优点：1．不受卡诺循环限制，能量转换效率高；2．洁净、无污染、噪声低；3．模块结构、积木性强，比功率高。既可以集中供电，也适合分散供电。4．高温型燃料电池可实现热电连供。（一）燃料电池的工作原理燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板组成，在工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，氢在负极分解成正

7、离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极，用电的负载就接在外部电路中，在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水，这正是水的电解反应的逆过程。燃料电池系统示意图1、碱性氢氧燃料电池(AFC)碱性燃料电池是以氢氧化钾或氢氧化钠为电解质,导电离子是OH-，反应原理为：阴极：H2+2OH-→2H2O+2e-阳极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-总反应：H2+1/2O2=H2O2、磷酸型燃料电池(PAFC)磷酸型燃料电池(PAFC)是以磷酸为电解质的氢氧燃料电池

8、，它用天然气重整富氢气体为燃料,空气作氧化剂,以浸有浓H3PO4的SiO2微孔膜作电解质,Pt-C为电催化剂,产生的直流电经直交变换以交流形式供给用户。电池反应为：阴极反应：H2→2H++2e-阳极反应：1/2O2+2H++2e-→H2O总反应：H2+1/2O2→H2O3.质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池(PCMFC)是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧