燃料电池ppt课件.ppt

1、燃料电池的发展现状PEM：质子交换膜燃料电池；：质子交换膜燃料电池；DMFC：直接甲醇燃料电池；：直接甲醇燃料电池；SOFC：固体氧化物燃料电池；：固体氧化物燃料电池；MCFC：熔融碳酸盐型燃料电池；：熔融碳酸盐型燃料电池；AFC：碱性燃料电池；：碱性燃料电池；PAFC：磷酸盐型燃料电池：磷酸盐型燃料电池1 燃料电池是一个电化学系统，由三个主要部分组成 燃料电池的工作原理 燃料电池能量转化 燃料电池的类型 燃料电池具有的特点刘润茹刘润茹 , 王德军王德军.燃料电池工作原理及性能研究燃料电池工作原理及性能研究J.长春大学学报长春大学学报,2004，14（04）.与传统概与传统概念的电池念的电池比

2、较比较23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。一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极4 （1）能量转化效率高。 （2）有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低 （3）燃料适用范围广 （4）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，

3、或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适 （5）负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，减少了输变线路投资和线路损失。返回5 按电解质划分有按电解质划分有5 5个种类个种类： 碱性燃料电池（碱性燃料电池（AFCAFC）：采用）：采用氢氧化钾溶液氢氧化钾溶液作为作为电解液电解液 磷酸盐型燃料电池（磷酸盐型燃料电池（PAFCPAFC）：采用）：采用200200高温下高温下的磷酸的磷酸作为其电解质作为其电解质 熔融碳酸盐型燃料电池（熔融碳酸盐型燃料电池（MCFCMCFC）：采用）：采用熔融态碳熔融态碳酸盐酸盐作为其电解质作为其电解质 固体氧化物型燃料电池（固体

4、氧化物型燃料电池（SOFCSOFC）：采用）：采用固态固态电解电解质质 质子交换膜燃料电池（质子交换膜燃料电池（PEMFCPEMFC）：采用）：采用极薄的塑极薄的塑料薄膜料薄膜作为其电解质作为其电解质 6不同点不同点燃料电池燃料电池电池电池体系体系完全不封闭体完全不封闭体系系大多数是完全封闭体系大多数是完全封闭体系（特例如：锌（特例如：锌-空气电池）空气电池）特点特点只是供能设备只是供能设备既是供能设备又是储能设既是供能设备又是储能设备，方便携带备，方便携带功能功能可持续供电可持续供电充电要电网的支持！充电要电网的支持！相同点相同点输出电能都来自电化学反应输出电能都来自电化学反应供电时都比较安

5、静供电时都比较安静绿色环保绿色环保纪秀磊，话说能源纪秀磊，话说能源J.说说燃料电池说说燃料电池,2011(11).78910PEMFC能用于商业化汽车能用于商业化汽车 能源储备、过度开采，环境问题将得到缓解。 燃料电池技术因具备低污染、高能源转换效率的特性，更能满足人类高效、环保的需求。 具有更高的能源密度。紧急备用发电机、住宅用热电共生系统、UPS、分布式发电系统、军事国防、太空与运输工具领域、机器人、笔记型计算机、PDA、手机等便携电子产品、便携电源、搬运工具、电动辅助/代步车等11制约制约PEMFC商业化的主要因素商业化的主要因素 成本高 寿命短 燃料问题轿车用燃料电池发动机轿车用燃料电

6、池发动机要求燃料电池堆具有要求燃料电池堆具有30005000h的运行寿的运行寿命。命。公共汽车燃料电池发动公共汽车燃料电池发动机要求燃料电池堆具有机要求燃料电池堆具有20000h以上的运行寿以上的运行寿命命12电极电极载铂量过高（目前国际研究最新进展，电极铂载量：0.02mg/cm2）1314 (1)较高的质子传导率，可以降低电池内阻，减小欧较高的质子传导率，可以降低电池内阻，减小欧姆过电位以提高电流密度，实现较高的电池敬率姆过电位以提高电流密度，实现较高的电池敬率 (2)气体气体(尤其是氢气和氧气尤其是氢气和氧气)在膜中的渗透性尽可能在膜中的渗透性尽可能小以免氢气和氧气在对电极表面发生反应造

7、成小以免氢气和氧气在对电极表面发生反应造成电极局部过热影响电池的库仑效率电极局部过热影响电池的库仑效率 (3)膜对氧化、还原和水解具有稳定性，它在活性物膜对氧化、还原和水解具有稳定性，它在活性物质氧化还原和酸性作用下不降解质氧化还原和酸性作用下不降解 (4)足够高的机械强度和热稳定性足够高的机械强度和热稳定性 (5)膜的表面性质适于与催化剂结合膜的表面性质适于与催化剂结合 (6)适当的性能价格比适当的性能价格比质子交换膜质子交换膜PEM15质子交换膜质子交换膜PEM16双极板双极板作用：作用：分隔反应气体、收分隔反应气体、收集电流、将各个单集电流、将各个单体电池串联起来、体电池串联起来、为反应气进入电极为反应气进入电极和水的排出提供通和水的排出提供通道。道。17质子交换膜燃料电池的使用寿命短质子交换膜燃料电池的使用寿命短的根本原因是：的根本原因是：燃料电池中不合理结构跟不合理操作条件。氢燃料的制备、储存及运输等使氢燃料的制备、储存及运输等使FCV难以实现产业化。难以实现产业化。18结语 油价飙升、电价太贵，燃料电池成为未来家庭能源供应相对便宜的选择，也是目前最令人满意的解决方案。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。 高效、洁净的燃料电池必将在未来的高效、清洁发电技术中占有一席之地。但是，资金、技术、观念、基础设施上还有许多需要克服的困难。1920