各种燃料电池的技术性能(表)

磷酸燃料电池

2
对发展我国PAFC的建议
我国是一个人口众多的发展中国家，面临着十分严峻的资源和环保问题。大力发展能量利用率高，有害物质排放量极少的PAFC 技术，就显得非常必要。因此，我们建议：
（1）国家应该尽快设立PAFC开发研究计划，给予足够资金投入，支持PAFC基础和应用研究。纵观所有已进行开发国家，毫无例外是在国家大力支持下开始起步的。
• 我国对PAFC 的研究基本上还处于空白状态。作为燃料电池家族中最先实行商业化的磷酸燃料电池，在实用化过程中取得了许多具有应用价值的技术, 包括电池材料、结构、系统以及运行等方面。针对我国燃料电池目前研究现状, 若能将磷酸燃料电池上取得的技术进行掌握并借鉴到其它类型的燃料电池上, 对我国在燃料电池电站建设方面的发展可以说是具有极大的指导作用。
四、PAFC性能
• • • • • 电流密度的影响温度的影响压力的影响内阻的影响寿命
电流密度的影响
电压-电流工作曲线
温度的影响
压力的影响
内阻的影响
寿命
五、PAFC应用
• 磷酸燃料电池(PAFC)自从20世纪60年代在美国开始研究以来，由于操作温度低，耐CO 中毒能力强等特点，得到了优先发展，是目前技术成熟、发展最快的燃料电池, 也是目前唯一实行商业化的燃料电池。代表性的公司有美国的联合技术公司 (UTC)。1977年由美国9家电力公司与UTC联合开发兆瓦级燃料电池，1983年后由UTC派生的国际燃料电池公司(IFC)开始了200 KW 级PAFC成套设备的开发，在美国已建造了1MW、4.5MW和7.5MW 的PAFC电站。
在车辆上的应用 • 目前这方面主要是以PAFC作为基本动力电源，配备蓄电池以满足车辆启动和爬坡时峰值用电要求。

(完整版)新能源汽车各种电池详细解释

随着国家对新能源汽车行业扶植力度的加大，越来越多的新能源汽车走进大众的视野。

很多汽车品牌强势进军新能源汽车领域，使得新能源汽车技术不断成熟、供消费者选择的车型也越来越多，加上新能源汽车经济实用、绿色环保的特点，越来越多的家庭和企业将新能源汽车作为买车、换车的第一选择.新能源汽车江湖有句话:“新能源汽车，得电池者得天下”。

动力电池技术成了关乎一台新能源汽车性能的关键，因此本期文章，知科君为大家普及一下新能源电动汽车最重要的核心部件—-—汽车动力电池首先我们了解下电池，总称为化学电池,现阶段我们将总类的化学电池可以分为；一次电池,也称干电池，即不能够再充电的电池,如生活中常用的5号碱性电池;二次电池，即可充电的电池,这也是汽车动力电池最基本的要求;燃料电池,指正负极本身不含活性物质，活性材料连续不断从外部加入，如氢燃料电池；对于新能源汽车动力电池,我们主要关注化学电池中的二次电池和燃料电池，也就是有两条技术路线。

一条是以锂电池为主要研究方向的二次电池，目前发展迅速可谓“炙手可热”；另一条是一直被寄予厚望的以氢燃料为主要研究方向的燃料电池，氢燃料电池，目前与二次电池比起来,有一个很大的优势,就是可以在很快时间(五分钟左右）给电池加满燃料，而不是等上几个小时来充满电。

氢燃料电池充入的是氢气，而最终产生水分，也没有废旧电池回收的问题，可以说是真正的新能源汽车，但由于氢的来源问题还未实现大规模量产和工业化应用、以及最重要的安全、储存等方面因素，目前发展还是很大的瓶颈，不如二次电池发展的成熟。

在二次电池中，就目前锂电池无论在能量密度，循环寿命和环保性能上都具有很大的优势，是目前动力电池的首选,动力电池技术成了关乎一台新能源车型性能的关键,因此很多车企纷纷押宝在新能源电池领域。

目前市面上主流的新能源电动汽车电池种类大致归为铅酸电池、镍氢电池、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元锂(镍钴锰酸锂）等几大门类。

今天知科君就带大家从目前市场上动力电池的主流技术路线。

质子交换膜燃料电池的性能

质子交换膜燃料电池的性能【陆地方舟电动汽车网】影响PEMFC工作性能的因素主要来自三个方面：一是电堆的技术状况；二是燃料电池的工作条件；三是整个燃料电池系统的水管理和热管理。

与电堆本身相关的影响PEMFC工作性能的因素有：膜电极的结构、制备方式和条件：质子交换膜的类型、厚度、预处理情况、传导质子的能力、机械强度、化学和热稳定性能：催化剂的含量和制备方法；双极板的结构和流场设计等。

与燃料电池的工作条件相关的，影响PEMFC工作性能的因素有电流密度、工作电压、反应气体压力、工作温度、气体组成等。

质子交换膜燃料电池因采用较薄的固体聚合物膜作电解质而具有非常好的放电性能，通过优化反应气体压力、工作温度和气体组成等条件，可以使质子交换膜燃料电池的性能维持在较高的水平。

①电流密度、工作电压和功率特性图1是1kW PEMFC电堆的电压、电流和功率特性。

从图中可见，当电流增大，即电流密度增大时，工作电压随之下降，而功率增大。

当电流增至100A时，相当于电流密度为500mA／cm2，达到设计的最高功率1.2kW，等同功率密度0.3W／cm2。

而燃料电池的效率主要与工作电压有关，当燃料电池工作电压高时，能量效率高，由以上分析可知此时功率却低。

因此，设计的燃料电池既想获得最高效率又想获得最大功率只是一种“理想”，只能通过对电堆进行最优化设计，达到在一定的电流密度下获得较高的工作电压，既得到较高功率又得到较高能量效率。

一般来说，燃料电池的设计是依据最终的应用要求来决定是获得高功率还是获得高效率。

例如，燃料电池电动汽车用的PEMFC，要求高功率密度和低成本，这只有在大电流密度下工作才能实现，而此时工作电压必然下降，能量效率就要低些；而对于地面固定发电站，要求高的能量效率和长寿命，这只有在高工作电压下才能实现，而此时电流密度必然降低，功率就要有所下降。

图1 1kW PEMFC电堆的电压、电流和功率特性H2／空气的压力为0.3MPa/0.3MPa；H2／空气的压力为0.1MPa/0.1MPa②反应气体工作压力的影响质子交换膜燃料电池的工作性能与反应气体的体积分数有关，而体积分数又与气体压力有关。

国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标对比

国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标对比1. 引言1.1 概述碳基固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）作为一种高效、清洁能源转换技术，已经引起了国内外广泛的研究和应用关注。

这种燃料电池通过直接将化学能转化为电能，而无需通过燃烧过程产生废气或二氧化碳排放。

由于其高效率、低排放和多样化可用燃料的特点，SOFC被认为是未来能源领域的重要发展方向之一。

随着全球对清洁能源需求不断增长，各国纷纷投入大量资源进行SOFC技术的研究与开发，取得了许多重要成果。

在国内外的科学家和工程师们不懈努力下，SOFC的核心技术指标也得到了极大改善。

1.2 文章结构本文将首先从国内问题入手，通过对国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标的详细对比分析，探讨当前我国碳基固体氧化物燃料电池在效率、稳定性和使用寿命等方面存在的差距与不足。

随后，将对国外的相关研究进行梳理和总结，分析其在技术领域方面取得的进展、优势及存在的问题。

最后，通过对国内外技术指标对比的结果进行综合评价与讨论，并展望碳基固体氧化物燃料电池技术发展的趋势。

1.3 目的本文旨在通过对国内外碳基固体氧化物燃料电池主要技术指标的对比分析，全面了解当前这一领域在我国与其他国家之间存在的差距和不足。

同时，通过总结国外科学家和工程师们的研究成果和经验，为我国同行提供参考和借鉴，并对碳基固体氧化物燃料电池未来的发展方向进行探讨。

2. 国内碳基固体氧化物燃料电池技术指标对比2.1 效率对比在国内碳基固体氧化物燃料电池（SOFC）领域，各种技术的效率存在着差异。

其中一种最常见的指标是电池的开路电压（OCV），它反映了在无负载情况下SOFC的输出性能。

然而，开路电压并不能完全代表整个系统的效率，因此我们还需要考虑到SOFC在实际工作过程中的燃料利用效率和能量转换效率。

这些参数可以通过比较不同国内SOFC设备的实际测试数据来进行评估。

2.2 稳定性对比稳定性是评估碳基固体氧化物燃料电池技术指标的重要参数之一。

化学电池vs生物燃料电池：电池技术比较

化学电池vs生物燃料电池：电池技术比较电池是当代社会中最为重要的能量转化和能源存储装置之一，能够以电能的形式将各种能源转化为电能。

化学电池和生物燃料电池是常见的两种电池技术，本文将从电池的原理、性能、应用等方面对这两种电池进行比较。

一、原理比较1.1化学电池原理化学电池是利用红氧化还原反应的能量转化装置，能够将化学能转化为电能。

化学电池包含两个电极——正极和负极，通过正负极之间的化学反应将化学能转化为电能。

化学电池中，正负极的化学反应产生电荷，在内部的电极间产生电场，从而产生电势差，从而促使电荷在电路中流动，使电能得以在外部电路中转化。

1.2生物燃料电池原理生物燃料电池是一种利用微生物在有机物质的代谢过程中产生的电子转化为电能的技术。

生物燃料电池中，生物体将有机物经过代谢反应产生的电子通过电极传递到外部电路中。

通过电极与外部电路连接，电子可以在电路中流动，从而产生电流。

生物燃料电池的电能源于有机物的生物代谢，具有绿色环保的特点。

二、性能比较2.1化学电池性能化学电池具有高能量密度、稳定性高、输出电压稳定等优点，能够快速响应变化的工作条件，适用于大量能量存储和长时间工作，是目前广泛应用的电源系统之一。

但是，由于化学电池在使用过程中会发生反应，因此需要外部电源进行充电。

2.2生物燃料电池性能生物燃料电池是一种具有可持续性、绿色环保的能源转换技术，能够在光照较弱情况下实现高效转换能量，因此被广泛运用于无人机、传感器、生物医学检测装置等最新物联网设备的能源供给中。

但是，由于生物燃料电池存在着能量密度相对较低、电势差有限、使用寿命受微生物生长和存活条件制约等问题，因此目前生物燃料电池的应用还处于起步阶段。

三、应用比较3.1化学电池应用化学电池是一种广泛应用的电源系统，在移动设备、家用电器、航天器、军工设备等领域都有广泛应用。

在电动汽车领域，目前普遍采用的是锂离子电池技术。

3.2生物燃料电池应用生物燃料电池目前主要应用于传感器、智能医疗、生物医学检测等领域。

新能源材料第三章燃料电池

严格地讲，燃料电池是电化学能量发
生器，是以化学反应发电；一次电池是电
化学能量生产装置，可一次性将化学能转
变成电能；二次电池是电化学能量的储存
装置，可将化学反应能与电能可逆转换。
3.1.4 燃料电池的工作原理
虽然燃料电池的种类很多并且不同类型的燃料电池的电极反应各有不同，但都是由阴极﹑阳极﹑ 电解质这几个基本单元构成，其工作原理是一致的。
用可再生能源的闭合循环发电系统
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特殊燃料电池
唯一使用固再生燃料电池(RFC) 体燃料的燃料电池直接碳燃料电池(DCFC)
3.1.6 燃料电池的特性
高效率优点可靠性高良好的环境效应
天然气，轻质油，燃料甲醇等重整气发电效率 45～50 40～45 对CO2 不启动快；室温常敏感；成优点压下工本相对较作低
电解纯氢
表5-2
种类 AFC
五种燃料电池特点
PAFC MCFC SOFC PEMFC 电汽车，潜艇，可移动动力源对CO非常敏感；反应物需要加湿
3.1.6 燃料电池的特性
市场价格昂贵
优点
特性
高温时寿命及稳定性不理想燃料电池技术不够普及没有完善的燃料供应体系
存在问题
3.1.7 燃料电池的应用
燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇宙空间站等航天系统的能源，也可以用于并网发电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源以及交通工具的牵引动力等。

燃料电池的应用和发展

摩托罗拉及美国洛斯阿拉莫斯losalamos国家实验室联吅开发了一种微型燃料电池预计这种电池终有一天取代目前使用的传统电池被各种各样的电子产品用作电源包括手机笔记本电脑手持式照相机电子游戏机等此种电池的底面尺寸约为平方英寸厚度小于090英寸
燃料电池的应用和发展
石新军
燃料电池 (f uel cells , FCs) 是继火电、水电和核电之后的第四代发电技术。它是一种将储存在燃料 (如氢气) 和氧化剂 (如氧气) 中的化学能 ,通过电化学反应过程直接转化为电能的电化学发电装置。它是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和模块化的动力装置 ,被认为是 21 世纪最有发展前景的高效清洁发电技术。
图 2D 是丰田汽车公司在 2001 年第 35 届东京汽车展上展出的新型汽油燃料电池汽车“FC HV2 5”,它是用改质型汽油类燃料的清洁碳氢化合物燃料来制取氢气的。丰田将改质器做得更小并安装在汽车底板下 ,其尺寸为宽600mm、厚880mm、高200mm。据说丰田目前已开始在车辆中安装这种改质器进行行驶试验。不过 ,丰田觉得这一尺寸仍然略大 ,准备进一步将其缩小到现在的 1/ 3 左右 ,以便能够安装到引擎室中。
表 1 5 种燃料电池的主要特征
燃料电池
典型电解质
工作温度 ( ℃)
碱性燃料电池
KO H 、H2O
80
优点
缺点
转换效率 ( %)
启动快、室需以纯氧
温常压下作氧化剂、 70
工作
成本高
磷酸燃料
电池
H3 PO 4
对 CO 敏
感、工作温
200

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ＣＯ2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

铅酸电池-镍镉电池-镍氢电池-锂电池比较

主要电池比较分析图表1铅酸电池和镍镉电池属于传统的二次电池。

铅酸电池技术发展成熟，成本比较低，但是体积大，容量低，安全性相对较差，并且含有铅，污染较重。

较低的比能量和循环寿命短决定了其不适合作为汽车的动力电池。

镍镉电池的应用程度仅次于铅酸电池，与铅酸电池相比，可以快速充电，循环寿命较长。

但是镍镉电池含有镉，具有毒性，对肾有伤害，污染严重；并且镍镉电池具有严重的记忆效应，充电处理不当就会大大缩短使用寿命。

镍氢电池优点：镍氢电池化学特性与镍镉电池基本相似，可完全替代镍镉电池；可以消除重金属的污染；大大减少镍镉电池的“记忆效应”；比能量高，单体容量大；循环寿命长。

缺点：体积大、自身重量大；有记忆效应；自放电现象比较严重锂电池优点：（1）锂电池单体工作电压高，这也使得锂电池比能量较高的重要原因之一，在组成相同电压的电池组时，锂电池使用的串联数目会大大减少。

图表2（2）锂电池的重量轻、体积小、比能量大。

锂电池减轻了整车重量，相同电压和相同容量的电池行驶里程更长。

（3）锂电池循环寿命长，以容量保持60%计算，电池组100%充放电循环次数可以达到600次以上，使用年限可以达到3-5年。

（4）锂电池自放电率低，每月不到5%。

（5）允许工作温度范围宽，低温性能好，可在-20至+55度之间工作。

（6）无记忆效应。

缺点：（1）存有安全隐患，锂电池比能量高，材料稳定性差，容易出现安全问题，比如在高温130度时容易出现爆炸现象。

（2）使用成本高。

从电网、柴油机、铅酸电池、镍氢电池、锂电池和燃料电池放电1kwh的成本分别为0.68元、5元、3.93元、9.84元、10.43元、40元。

钴酸锂电池作为最早商品化的锂离子电池，工艺成熟，市场占有率高；材料加工性能好；振实密度高；比容量相对较高；平台电压较高且稳定。

其含贵金属，钴酸锂原材料较贵；抗过充电等安全性差；不适合大型动力电池领域。

在电子产品小电池领域将被二元材料和三元材料电池取代；在动力电池领域将被磷酸铁锂和锰酸锂取代。

车用燃料电池的分类与优缺点分析研究

车用燃料电池的分类与优缺点分析研究摘要：新能源中使用最多的就是氢燃料汽车，而氢燃料汽车又不离不开燃料电池这一关键部件。

本文详细论述了作为新能源汽车的关键部件----氢燃料电池的分类，并根据他们的各种分类，又详细介绍了其中的质子交换膜燃料电池的分类和特点，从而为人们正确使用和客观认识这些新能源提供了一定的帮助。

关键词：燃料电池，分类，优缺点众所周知，氢能源燃料汽车中必须的关键部件，燃料电池就是把燃料中的化学能直接通过电化学反应转化为电能的生电装置。

复合电池中的单体电池由电解质和正、负电极（燃料电极、氧化剂电极）组成。

电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，产生电能。

只要有燃料和氧化剂（纯氧或空气）不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池具有热机和电池的特点，具有能量转化效率高、无环境污染物排放、可低温快速发展启动、振动和噪声等级低等特点。

一、氢燃料电池的分类：按氢燃料电池的运行机理来分类，可以分为酸性燃料电池和碱性燃料电池；按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质：碱性氢燃料电池（AFC）、质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）、磷酸氢燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐氢燃料电池（MCFC）、固体氧化物氢燃料电池（SOFC）。

这几种电池的特点各有不同，如上表所述。

1、酸性燃料电池，一般都是磷酸燃料电池，磷酸燃料电池（PAFC）当前阶段商业化发展得最快，使用液体磷酸为电解质，工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，需要50 - 200℃左右才能启动，但仍需要电极上的白金催化剂来加速反应。

在它的阳极和阴极上的反应由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要快很多。

2、碱性燃料电池（alkaline fuel cell，AFCS）的出现是一个标志着燃料电池技术的新发展事件，最初由美国航空航天局的太空计划研制，同时生产电力和水以供应航天器上的宇航员使用。

几种新能源发电技术简介

为了实现人类的可持续发展，我们必须减少CO2及其它有害气体的排放，创造一个绿色家园。

从另外一个角度看化石能源的储量有限，根据有关数据分析，再过40年左右，石油将消耗所剩无几.关键字：新能源发电技术为了实现人类的可持续发展，我们必须减少CO2及其它有害气体的排放，创造一个绿色家园。

从另外一个角度看化石能源的储量有限，根据有关数据分析，再过40年左右，石油将消耗所剩无几；再过60年左右，天然气也将宣布告竭;而煤炭资源按目前的消耗量也只能供人类使用200年左右。

从人类自身生存环境和能源消耗两方面看，都迫使我们寻找其它可再生能源替代现在的常规化石能源。

新能源是指传统能源之外的各种能源形式。

目前技术比较成熟，已经开始大规模利用的新能源是风能、太阳能、沼气、燃料电池这四种。

本文介绍沼气、燃料电池等几种发电技术。

1燃料电池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。

依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（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。

按燃料电池所用原始燃料的类型，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。

燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，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。

使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装置无论大小实际发电效率可达40%～60%，可以实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。

燃料电池其原理与一般电池相同。

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。

燃料由油与燃气轮机组成的一体化发电系统

燃料由油与燃气轮机组成的一体化发电系统l 各种燃料电池发电技术综合比较目前，正在研究和进展的燃料电池要紧有碱件燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔触碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEFC)。

由于它们的电解质材料、电池结构和操作条件不同，使其性能各具特点，各有其适用的范畴。

(1)AFC：与其它燃料电池相比，AFC功率密度和比功率较高、性能可靠。

但它要以纯氢做燃料、纯氧做氧化剂，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。

电解质的腐蚀性严峻、寿命较短，这些特点决定了人AFC仅限于航天或军事应用，不适合于民用。

的存在。

这使得PAFC成为(2)PAFC：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中CO2最早在地面上应用或民用的燃料电池。

与AFC相比，它能够在180℃～210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。

然而，PAFC的发电效率目前仅能达到40％～45％(LHV)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重整；而且，燃料气中C0的浓度必须小于1％(175℃)～2％(200℃)，否那么会使催化剂中毒；酸性电解液的腐蚀作用，使PAFC的寿命难以超过40000小时。

PAFC目前的技术已成熟，产品也进入商业化，作为专门用户的分散式电源、现场可移动电源和备用电源，PAFC还有市场，但用作大容量集中发电站比较困难。

(3)MCFC：在历650℃～700℃运行，可采纳镍做电催化剂，而不必使用贵重金属；燃料可实现内重整，使发电效率提高，系统简化；CO可直截了当用作燃料；余热的温度较高，可组成燃气／蒸汽联合循环、使发电容量和发电效率进一步提高。

与SOFC相比，MCFC的优点是：操作温度较低，可使用价格较低的金属材料，电极、隔膜、双极板的制造工艺简单，循环系统；密封和组装的技术难度相对较小，大容量化容易，造价较低缺点是：必须配置C02S和CO小于O．5mg／kg；熔融碳酸盐具有腐蚀件，而且易挥发；肖SOFC相要求燃料气中H2比，寿命较短；组成联合循环发电的效率比SOFC低。

电动汽车核心技术之动力电池及管理省略一动力电池的主要种类及性能特点

电动汽车核心技术之动力电池及管理系统（一）——动力电池的主要种类及性能特点引言面对交通能源与环境问题的巨大挑战，以能源多元化、排放洁净化、燃料节约化为主要特征的新能源汽车在全球迅速发展，并成为近年各国政府支持和车企提升品牌形象、争取技术领先的热点和焦点。

然而，尽管北京、上海等地大型汽车展上各种新能源车型频频亮相，但在目前中国实际的销售市场上却难觅新能源汽车的踪影。

来自中国汽车工业协会的统计数据显示，今年一季度中国国内的纯电动汽车销量仅有1830辆，混合动力汽车也只有区区1499辆，二者之和占同期中国汽车总销量的比重为0.069%，还不足千分之一。

然而，这种状况可能很快就有改观，今年6月在商用车领域率先实行以旧换新的刺激消费政策以后，新能源汽车或将快接“第二棒”。

近日，工信部装备工业司司长张相木在全球节能与新能源汽车峰会上表示，《节能与新能源汽车产业发展规划》近期将由国务院发布实施。

该规划将带着一系列产业扶持政策浮出水面，其中包括新能源汽车免征车辆购置税、增值税税率降至13%等。

据以上规划，中国新能源汽车未来的主要战略取向将是纯电动汽车；而当前重点推进的是纯电动车和插电式混合动力车。

在产销规模上，至2015年，中国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量将达50万辆，到2020年则要超500万辆。

而完成上述目标的主要措施包括：实施技术创新，突破核心零部件研发；加快推广应用和试点示范；建设充电桩和公共充电设施；完善标准体系和准入制度管理等。

在产业格局方面，到2020年，中国将培育形成1至2家新能源汽车产销规模超过100万辆的汽车集团。

迄今为止，中国已在25个城市进行了公共服务领域新能源汽车的示范推广，并在6个城市开展了私人购买新能源车补贴试点工作。

期间，示范推广各类节能与新能源汽车累计已达1.6万辆，其中新能源汽车超过8000辆。

但同时，在市场培育及推广过程中，由于一些配套政策没有跟进，实际推广的数量未达到预期目标。

SOFC简介(固体燃料电池)

SOFC发展历史
1970年，电化学气相沉积技术开发成功，Isenberg 将燃料电池技术向前推进了一大步。 1981年，H.Iwahara首先报道了质子型导体材料钙钛矿型掺杂SrCeO3。 1983年，Argonne国家实验室研究并制定了共烧的平板式电池堆。 1986年，西屋公司首次制造了324根单电池组成的 5kW的SOFC发电机。 1998年1月，在荷兰Westervoort附近开始运行了一台1152个单电池组成的100kW的SOFC发电系统。 2000年，澳大利亚Ceramic Fuel Cells公司制备了一个以天然气为燃料的25kW的平板式电池系统，由3840块电解质制成的单电池（11cm*9cm）组成。
KOH（液） H3PO （液） 4 OH纯氢气 H+ 重整气
氢气,水煤氢气，重整氢气，天然气, 碳氢化合物有无
连接材料
有
有
腐蚀性
启动时间
强
几分钟
强
几分钟
强
>10min
无
>10min
无
<5s
效率/%
成本/$· kW-1 应用方向
65
1,000 短期飞船，航天飞机
40-45
200-3,000 现场集成能量系统
▲
1.2 SOFC概述
SOFC工作原理及分类 SOFC发展历史 SOFC发展现状 SOFC发展规划
SOFC发展现状
100kW
Canada
220kW
Germany
Japan
Siemens Westinghouse
SOFC发展现状
SOFC发展现状
美
国
美国能源部(DOE)2000年宣布Siemens Westinghouse公司制造的SOFC电池堆和Northern Research and Engineering corporation公司生产的微型透平系统进行了联合评估。功率输出达到220 kW，电池组运行时间已超过了8年，并且仍在运行中，成功经受住了100次热循环，每1000 h电压降低低于0.1%。 DOE和Siemens Westinghouse公司还联合进行了兆瓦级SOFC电池堆的技术发展项目。 Delphi制备的电池为Ni-YSZ阳极支撑板式结构，截面尺寸为144 cm×98 cm，开发的SOFC系统以甲醇为燃料(全部内重整)，全功率运行时的净输出功率达到2.2 kW，燃料利用效率为36%，电池堆每运行500h的压降为1.1%。

燃料电池的性能优化技术

燃料电池的性能优化技术在当今能源领域，燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换装置，具有广阔的应用前景。

然而，要实现燃料电池的大规模商业化应用，仍需不断优化其性能。

本文将探讨一些关键的燃料电池性能优化技术。

燃料电池的工作原理基于电化学反应，将燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能。

其核心组件包括电极、电解质和催化剂。

性能优化的关键就在于提升这些组件的性能以及它们之间的协同作用。

首先，电极结构的优化至关重要。

电极是燃料和氧化剂发生反应的场所，其微观结构直接影响反应的速率和效率。

通过采用先进的制备工艺，如纳米技术，可以增加电极的比表面积，提供更多的反应活性位点。

例如，制备纳米级的多孔电极结构，能够显著提高燃料和氧化剂的扩散速率，从而加快反应进行。

电解质在燃料电池中起着传导离子的关键作用。

对于质子交换膜燃料电池（PEMFC），高性能的质子交换膜是优化的重点。

新型的质子交换膜材料，如具有更高质子传导率和更好化学稳定性的聚合物膜，能够有效降低电池内阻，提高输出性能。

此外，优化电解质的厚度和均匀性，也有助于减少离子传输阻力，提升电池的整体性能。

催化剂是加速电化学反应的关键因素。

目前，铂基催化剂在燃料电池中应用广泛，但铂资源稀缺且价格昂贵。

因此，一方面需要提高铂的利用率，例如通过减小铂颗粒尺寸、优化铂的分布等方式；另一方面，也在积极探索非铂基催化剂，如过渡金属氮化物、碳基催化剂等。

这些新型催化剂在降低成本的同时，也有望实现相当的催化性能。

除了组件的优化，运行条件的控制对燃料电池性能也有重要影响。

温度是一个关键因素。

适当提高工作温度可以增强反应动力学，提高离子传导率，但过高的温度可能会导致材料老化和性能下降。

因此，需要找到一个最佳的温度范围。

压力的调节同样重要。

增加反应气体的压力可以提高反应物的浓度，加快反应速率，但也会增加系统的复杂性和成本。

所以，需要综合考虑压力对性能和成本的影响，确定合适的压力条件。

燃料电池电堆阴阳极排水能力表征

燃料电池电堆阴阳极排水能力表征下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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一体式再生燃料电池性能

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2011年第30卷第4期·734·化工进展一体式再生燃料电池性能张新荣，王涛，张伟，刘向，孙毅，王东（上海空间电源研究所，上海 200233）摘要：报道了反应条件对一体式再生燃料电池单体电池性能的影响，并对单体电池的极化特性和循环稳定性进行测试。

结果表明：URFC单体电池表现出优异的电性能和良好的循环稳定性。

双模式工作条件下，反应温度控制在60～70 ℃比较合适。

在燃料电池模式下，提高氧气压力可以更显著的提高电池性能；在氢气相对湿度为100%条件下，氧气相对湿度对电池性能影响不大，当电流密度大于500 mA/cm2时，采用干态氧气和相对湿度为100%氧气时，电池性能趋于一致。

关键词：一体式再生燃料电池；反应条件；FC/WE双模式工作；性能中图分类号：TM 911.4 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2011）04–0734–05Performance of unitized regenerative fuel cellZHANG Xinrong，WANG Tao，ZHANG Wei，LIU Xiang，SUN Yi，WANG Dong（Shanghai Institute of Space Power Sources，Shanghai 200233，China）Abstract：The influence of reaction conditions on the performance of a unit cell of unitized regenerative fuel cell（URFC）was reported. The cycling performance and polarization curves of the unit cell of URFC in the hydrogen and oxygen fuel cell and water electrolysis modes were tested. The unit cell of URFC exhibited excellent performance and stability in cycling test during URFC operation.The results showed that the optimum reaction temperature was from 60 ℃ to 70 ℃ in both fuel cell and water electrolysis modes. In fuel cell mode，increasing oxygen pressure would improve remarkably the performance of URFC. At hydrogen relative humidity of 100%，oxygen relative humidity had less influence on the performance of URFC in fuel cell mode. The performance of the unit cell by oxygen without humidifying was identical to that of the unit cell by oxygen relative humidity of 100% in fuel cell mode when current density was greater than 500 mA/cm2.Key words：unitized regenerative fuel cell（URFC）；reaction conditions；FC/WE bifunctional mode；performance一体式再生燃料电池（unitized regenerative fuel cell，URFC）是燃料电池（fuel cell，FC）和水电解（water electrolysis，WE）功能合二为一的双效燃料电池[1-6]，既可减轻系统重量，又可提高系统可靠性。

燃料电池的优点

燃料电池的优点1、节能、转换效率高、不需要石油燃料除用汽油重整产生氢气外，其他（甲醇、碳氢化合物等）燃料基本不用石油燃料。

由发动机经驱动系统到车轮的综合效率，内燃机汽车为11％左右。

以氢气为燃料的FCEV实际效率达到50％～70％；用甲醇为燃料，经过重整产生氢气FCEV，实际效率达到34％。

可见，FCEV的实际效率大大高于内燃机汽车。

内燃机在额定功率附近才有最高效率，而在部分功率输出条件下运转，效率迅速降低。

燃料电池在额定功率下的效率可以达到60％，而在部分功率输出条件下运转效率可以达到70％，在过载功率输出条件下运转效率可以达到50～55％。

高效率随功率变化的范围很宽，在低功率下运转下率高，特别适合于汽车动力性能的要求。

内燃机过载能力低，在过载运转时容易"熄火"。

燃料电池短时间的过载能力，可以达到额定功率的200％，非常适合汽车在加速和爬坡时动力性能的特征。

所以，燃料电池的节能远远超过内燃机，而且稳定性和可靠性高于内燃机。

2、排放达到零污染内燃机排放废气中的有害气体，对环境造成的污染是内燃机汽车的致命缺点，尽管采取了各种各样的机内和机外的技术措施，只能是达到"低污染"的水平，由于内燃机汽车的数量庞大，即使是"低污染"也给地球环境带来巨大影响。

用氢气作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水，属于"零污染"。

用碳氢化合物作为燃料的燃料电池发动机主要生成物质为水、二氧化碳和一氧化碳等，属于"超低污染"。

出于对地球环境保护的要求和谋求新的能源，燃料电池发动机是比较理想的动力装置，并有可能逐渐取代石油作为车辆的主要能源。

3、车辆性能接近内燃机汽车内燃机的比功率约为300W/kg，目前燃料电池本体的比功率为700 W/kg，功率密度1000W/L。

如果包括燃料电池的重整器、净化器和附属装置在内，比功率为300～350 W/kg，功率密度280W/L。

各种电池优缺点

一、铅酸电池主要优点：1、原料易得，价格相对低廉;2、高倍率放电性能良好；3、温度性能良好，可在—40~+60℃的环境下工作；4、适合于浮充电使用，使用寿命长，无记忆效应;5、废旧电池容易回收，有利于保护环境。

主要缺点：1、比能量低，一般30～40Wh/kg;2、使用寿命不及Cd/Ni电池；3、制造过程容易污染环境，必须配备三废处理设备。

二、镍氢电池主要优点：1、与铅酸电池比，能量密度有大幅度提高，重量能量密度65Wh/kg，体积能量密度都有所提高200Wh/L;2、功率密度高，可大电流充放电;3、低温放电特性好；4、循环寿命（提高到1000次）；5、环保无污染;6、技术比较锂离子电池成熟.主要缺点：1、正常工作温度范围—15~40℃,高温性能较差;2、工作电压低,工作电压范围1.0~1。

4V;3、价格比铅酸电池、镍氢电池贵,但是性能比锂离子电池差。

三、锂离子电池主要优点：1、比能量高；2、电压平台高；3、循环性能好；4、无记忆效应；5、环保，无污染；目前是最好潜力的电动汽车动力电池之一。

四、超级电容主要优点:1、功率密度高；2、充电时间短.主要缺点:能量密度低，仅1—10Wh/kg,超级电容续航里程太短，不能作为电动汽车主流电源.电池储能的优缺点（九种储能电池解析）五、燃料电池主要优点:1、比能量高,汽车行驶里程长;2、功率密度高，可大电流充放电；3、环保，无污染.主要缺点：1、系统复杂，技术成熟度差;2、氢气供应系统建设滞后；3、对空气中二氧化硫等有很高要求.由于国内空气污染严重，在国内的燃料电池车寿命较短。

六、钠硫电池优势：1、高比能量（理论760wh/kg；实际390wh/kg);2、高功率（放电电流密度可达200～300mA/cm2）；3、充电速度快（充满30min)；4、长寿命（15年；或2500～4500次);5、无污染，可回收（Na,S回收率近100%）；6、无自放电现象，能量转化率高;不足:1、工作温度高，其工作温度在300～350度，电池工作时需要一定的加热保温，启动慢;2、价格昂贵，万元/每度;3、安全性差.七、液流电池（钒电池)优点:1、安全、可深度放电;2、规模大，储罐尺寸不限；3、有很大的充放电速率;4、寿命长,高可靠性;5、无排放，噪音小;6、充放电切换快，只需0.02秒；7、选址不受地域限制.缺点：1、正极、负极电解液交叉污染；2、有的要用价贵的离子交换膜;3、两份溶液体积大，比能量低；4、能量转换效率不高。