燃料电池讲解
燃料电池的概念
燃料电池的概念什么是燃料电池燃料电池是一种利用氢气和氧气等反应物直接生成电能的装置，其工作原理类似于常规电池，但是燃料电池具有可持续使用的特点。
燃料电池通过将化学能转化为电能，成为一种清洁、高效、环保的能源转换技术。
燃料电池的工作原理燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。
阳极和阴极之间的电解质负责离子传递，而阳极和阴极上的催化剂则促进氧气和氢气等反应物的电化学反应。
当氢气进入阳极时，其中的氢离子（H+）通过电解质传递到阴极，而电子则在外部电路中流动，形成电流。
在阴极处，氧气与氢离子和电子发生反应，生成水和热量。
整个过程中，电化学能转化为电能，实现了能量的转换。
燃料电池的类型燃料电池可以分为多种类型，常见的有以下几种：1. 质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜燃料电池是一种常用的燃料电池类型。
其特点是具有高效率、响应速度快以及体积轻巧等优点，适用于移动设备和汽车等领域。
2. 碱性燃料电池（AFC）碱性燃料电池在碱性条件下工作，其电解质为氢氧化钾（KOH）溶液。
碱性燃料电池具有较高的能量密度和效率，但耐腐蚀性较差，适用于航空航天和海洋等领域。
3. 磷酸燃料电池（PAFC）磷酸燃料电池采用磷酸作为电解质，具有较高的热效率和电效率。
它在稳定性和可靠性方面表现出色，适用于一些固定应用，如公共服务和工业领域。
4. 氧化铜燃料电池（SOFC）氧化铜燃料电池利用固体氧离子传递氧气，在高温下工作。
它具有高效率和高耐久性等优点，适用于大型电网和工业领域。
燃料电池的应用燃料电池在能源领域有着广泛的应用前景，以下是一些应用案例：1. 交通运输燃料电池在交通运输领域有着巨大的潜力。
燃料电池汽车可以使用氢气作为燃料，不产生尾气污染物，且续航里程长，充电速度快。
目前，一些汽车制造商已经推出了燃料电池汽车，并在一些城市实施了氢气加气站的建设。
2. 电力供应燃料电池可以作为电力供应的替代来源。
特别是在一些偏远地区或灾后重建中，燃料电池可以提供可靠的电力供应。
燃料电池概念
燃料电池概念引言：- 燃料电池（FuelCell）被认为是一种清洁、高效、可持续的能源技术，被广泛应用于交通运输、能源供应和环境保护领域。
本文将介绍燃料电池的概念、原理、类型、应用以及未来发展方向。
一、燃料电池的概念：- 燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置，通过氧化剂与还原剂间电化学反应来产生电力。
其核心原理是利用氢气或其他可燃气体与氧气相结合，通过电化学反应产生电能，并以水和热能为副产品。
二、燃料电池的工作原理：- 燃料电池的工作原理基于两个半反应：氧化半反应和还原半反应。
氧化半反应发生在氧化剂（通常是氧气）的一侧，其中氧分子分解成氧离子。
还原半反应发生在还原剂（如氢气）的一侧，其中氢离子经过反应产生电子和水。
通过将两个半反应结合在一起，燃料电池能够将化学能转化为电能。
三、燃料电池的类型：- 燃料电池根据不同的电解质和工作温度，可以分为不同类型：质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等。
每种类型的燃料电池都有其特定的优点和适用场景，例如PEMFC适合用于交通工具和移动设备，而SOFC适合用于电力供应和大型工业设备。
四、燃料电池的应用：- 燃料电池被广泛应用于各个领域，包括交通运输、能源供应和环境保护等。
在交通运输领域，燃料电池驱动的电动汽车可以提供零排放、长续航里程和快速加注等优势。
在能源供应领域，燃料电池可以作为替代传统燃料的可再生能源，提供可靠的电力供应。
在环境保护领域，燃料电池可以减少有害气体排放，降低温室气体的影响。
五、燃料电池的未来发展：- 随着技术的进步和成本的降低，燃料电池有望在未来得到更广泛的应用。
研究人员正在努力改进燃料电池的效率、稳定性和可靠性，以满足不同领域和应用的需求。
同时，开发更便捷、经济的氢气储存和分配系统也是未来发展的研究重点。
结论：- 燃料电池作为一种清洁、高效、可持续的能源技术，拥有广泛的应用前景。
燃料电池技术
燃料电池技术燃料电池技术是一种利用化学反应转化燃料能为电能的先进能源技术。
它以可再生能源和常规能源为燃料，通过在氧气电极和氢电极上的电化学反应来产生电能和热能。
燃料电池技术具有高效节能、无污染、资源可持续利用等特点，被广泛应用于交通运输、家庭能源和工业领域。
一、燃料电池的原理燃料电池是利用氧化还原反应来实现能量转换的设备。
它由阳极、阴极、电解质和电极反应催化剂等组成。
在燃料电池工作过程中，燃料（常见的有氢气和甲醇）在阳极侧被氧化成为电子和离子，电子经过外部电路传递形成电流，离子穿过电解质传递到阴极侧，与氧气发生还原反应生成水和热能。
整个过程中产生的电能可被外部电路利用。
二、燃料电池的分类根据不同的电解质种类和工作温度，燃料电池可以分为若干种类。
常见的几种燃料电池包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等。
它们在不同应用场景下有各自的特点和优势，适用于不同的需求。
三、燃料电池技术的应用1. 交通运输领域：燃料电池被广泛用于汽车和公共交通工具的动力系统。
与传统的内燃机相比，燃料电池具有零排放、高效能等优势，能够有效减少空气污染和温室气体排放，并提升车辆的能效和驾驶体验。
2. 家庭能源：燃料电池可用于家庭能源系统，如供暖和电力供应。
通过利用天然气等燃料产生电能和热能，可以满足家庭的供暖需求，并为家庭提供稳定的电力供应，减少对传统能源的依赖。
3. 工业领域：燃料电池可用于工业过程中的电力供应和废气处理等方面。
利用废气中的氢气等燃料产生电能，不仅能满足工业生产的能源需求，还能有效减少废气的排放和处理成本。
四、燃料电池技术的挑战与展望虽然燃料电池技术在环保和节能方面具有巨大潜力，但也面临着一些挑战。
首先，燃料电池的成本较高，需要进一步降低生产成本才能推广应用。
其次，燃料电池的稳定性和寿命问题仍待解决，需要改进催化剂和材料的稳定性以延长燃料电池的使用寿命。
此外，燃料电池的燃料储存和运输等问题也需要解决。
燃料电池简介
H2 2H++2e
阴极：
1/2O2+2H++2e
H2O
燃料电池的分类
目前，燃料电池按电解质划分已有6个种类得到了发展：
碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell,AFC）
采用氢氧化钾溶液作为电解液
磷酸盐型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC）
总结
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。在21世纪中它将会把人类由集中供 电带进一种分散供电的新时代。
燃料电池供电，没有二氧化碳的排放，可减轻温室效应使 全球气候变暖问题，解决了火力发电使全球环境污染的问 题，是一个纯正的绿色清洁能源。所以，我们要加速实现 燃料电池的商品化进程，中国人应该在这场能源革命中有 所作为，跟上全球技术发展的步伐。
DMFC：直接甲醇燃料电池； MCFC：熔融碳酸盐型燃料电池； PAFC：磷酸盐型燃料电池
资料来源：Fuel Cell Today
燃料电池的发展现状
全球燃料电池生产数量的区域分布
资料来源：Fuel Cell Today
最新科技
------美国空军学院研究无人机用氢燃料电池技术
我国研究开发进展
我国2类碱性石棉膜型氢氧燃料电池系统通过了航天环境模拟试验。 国家已将质子交换膜燃料电池列为重点攻关项目，以大连化学物理所 为牵头单位，在国内全面开展了质子交换膜燃料电池的材料和电池系 统的研究，并组装了多台各种功率（1kw~25kw）的电池组和电池系
采用200℃高温下的磷酸作为其电解质
熔融碳酸盐型燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC）
《燃料电池》课件
这是《燃料电池》PPT课件，通过本课件，你将了解燃料电池的定义、工作原 理、构成、应用以及未来发展和趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域 吧！
什么是燃料电池
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接 转化为电能的装置，通过电化 学反应实现电能的产生。
燃料电池的工作原理
燃料电池通过氧化还原反应将 燃料（如氢气）和氧气在电解 质中进行电化学反应，产生电 能。
燃料电池的优缺点
燃料电池具有高效能源转化、环 保、低噪音等优点，但成本和氢 气供应等问题仍需解决。
燃料电池的应用
1
燃料电池在交通运输领域的应用
燃料电池汽车逐渐成为替代传统燃油汽车的绿色交通选择，减少尾气排放。
2
燃料电池在能源领域的应用
燃料电池可以作为一种清洁的能源来源，在无电网的地区提供电力供应。
3
燃料电池在军事领域的应用
燃料电池系统可以为军事设备提供可靠的能源支持，降低依赖传统燃油的风险。
燃料电池的未来发展与趋势
燃料电池技术的发展历程
燃料电池技术经过多年的研发和改 进，取得了巨大继续朝着高效、便携、 可再生能源和可持续发展的方向发 展。
燃料电池未来的应用前景
燃料电池有望在交通运输、能源供 应等领域发挥更大的作用，推动可 持续发展。
感谢阅读
通过本《燃料电池》PPT课件，希望您对燃料电池有了更深入的了解。谢谢！
燃料电池种类介绍
常见的燃料电池类型有聚合物 电解质燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC） 等。
燃料电池的构成
燃料电池的主要组成 部分
燃料电池由氢气供应系统、氧气 供应系统、电解质、电极和电流 收集系统等组成。
有关燃料电池
有关燃料电池基本知识了解1定义：燃料电池是一种不经过燃烧，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，这是我们书写燃料电池总反应方程式的依据。
2、燃料电池的电极规定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。
因此，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。
3、燃料电池的类型碱性燃料电池（AFC）――采用氢氧化钾溶液作为电解液。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）――采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。
磷酸燃料电池（PAFC ）――采用200C高温下的磷酸作为其电解质。
熔融碳酸燃料电池（MCFC ）固态氧燃料电池（SOFC ）――采用固态电解质在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式就有不同的表示方法。
因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。
4、燃料电池的工作原理：以氢氧燃料电池为例，其工作原理是：氢气（可燃物）从负极处失去电子（燃料被氧化掉），这些电子从外电路流到正极；同时，余下的阳离子（氢离子）通过电解液被送到正极。
在正极，氧气获得电子发生反应。
5、燃料电池的优点：作为二十一世纪改善人类生活的绿色电源”一一然料电池，它具有以下优点：⑴燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不经过热能这一种中间形式，所以它的电效率比其它任何形式的发电技术的电效率都高。
⑵燃料电池的废物（如SO2、CO、NOx）排放量很低，大大减少了对环境的污染。
⑶燃料电池中无运动部件，工作时很安静且无机械磨损。
总之，燃料电池是一种新型无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，其投入使用可有效的解决能源危机、污染问题，是继水力、火力、核能发电后的第四类发电一一化学能发电，被称为二十一世纪的“绿色电源” 。
燃料电池 课件
表5-2 五种燃料电池特点
种 类 AFC PAFC MCFC SOFC
电解质
电 解 工作温 质 度范围
KO H
低于 260
H3PO4
190～ 210
LiCO3,K2 CO3
600～700
ZrO2+Y2 O3
约1000
腐蚀 中 强 强
无
性
氧化剂 纯氧
空气
极板材料
镍 石墨 镍， 不锈钢
陶瓷
PEMFC 离子交换膜 （特别是阳 离子交换膜）
燃料电池课件 Fuel cell
主要内容
1. 燃料电池介绍 2. 质子交换膜燃料电池材料 3. 碱性燃料电池材料 4. 磷酸型燃料电池材料 5. 直接醇类燃料电池材料
6. 熔融碳酸盐燃料电池材料 7. 固体氧化物燃料电池材料 8. 金属/空气燃料电池材料 9. 燃料电池的应用与前景
1. 燃料电池介绍
燃料电池的效率与其规模无关，因而在保持高燃料效 率时，燃料电池可在其半额定功率下运行。
封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换, 比能量不会 随时间变化,但是燃料电池由于不断补充燃料,随着时间延 长,其输出能量也越多。
燃料电池发电厂可设在用户附近，这样可大大减少传 输费用及传输损失。燃料电池的另一个特点是在其发电的 同时可产生热水和蒸汽。其电热输出比约为1.0，而汽轮 机为0.5。这表明在相同的电负荷下，燃料电池的热载为 燃烧发电机的2倍。
料电池
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
特
良好的环境效应
性
存在
良好的操作性能
问题
灵活性高
燃料来源广泛
燃料电池技术概念简述
燃料电池技术概念简述本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March2.1.1.技术简介2.1.1.1.燃料电池原理燃料电池是一种能量转换装置。
它按电化学原理，即原电池（如日常所用的锌锰干电池）的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。
对于一个氧化还原反应，如：[O]+ [R]→ P[O]代表氧化剂，[R]代表还原剂，P代表反应产物。
原则上可以把上述反应分为两个半反应，一个为氧化剂[O]的还原反应，一个为还原剂[R]的氧化反应，若e-代表电子，即有：[R]→[R]+ + e-[R]+ +[O] + e-→P[R] +[O]→P以最简单的氢氧反应为例，即为：H2→2H+ + 2e-1/2 O2 + 2H+ +2e-→ H2OH2 + 1/2 O2→ H2O如图1-1所示，氢离子在将两个半反应分开的电解质内迁移，电子通过外电路定向流动、作功并构成总的电的回路。
氧化剂发生还原反应的电极称为阴极，其反应过程称为阴极燃料电池与常规电池不同,它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内,而是贮存在电池外部的贮罐中。
当它工作时(输出电流并做功时)，需要不间断地向电池内输入燃料和氧化剂并同时排出反应产物。
因此，从工作方式上看,它类似于常规的汽油或柴油发电机。
由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂,所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体,即气体和液体。
最常用的燃料为纯氢、各种富含氢的气体（如重整气）和某些液体（如甲醇水溶液）。
常用的氧化剂为纯氧、净化空气等气体和某些液体（如过氧化氢和硝酸的水溶液等）。
2.1.1.2.特点(1) 高效燃料电池按电化学原理等温地直接将化学能转化为电能。
在理论上它的热电转化效率可达85～90%。
但实际上，电池在工作时由于各种极化的限制，目前各类电池实际的能量转化效率均在40～60%的范围内。
燃料电池讲解
二、燃料电池的定义
燃料电池是一种能够持续的 通过发生在正极和负极的氧化还 原反应将化学能转化为电能的能 量转换装置。 量转换装置。燃料电池与常规电 池的区别在于， 池的区别在于，它工作时需要连 续不断地向电池内输入燃料和氧 化剂，只要持续供应， 化剂，只要持续供应，燃料电池 就会不断提供电能。 就会不断提供电能。
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
八、该氢氧燃料电池的优点
装置美观，材料价廉 装 安全； 安全； 高效； 高效； 无污染。 无污染。
九、氢氧燃料电池的应用
大型电站发电； 大型电站发电； 便携移动电源； 便携移动电源； 应急电源； 应急电源； 家庭电源； 家庭电源； 飞机、汽车，军舰 飞机、汽车，军舰…
3，高效率的发电装置 ， 4，分散型的发电装置 ， 规模最大的可以替代火力发电或核能发电， 规模最大的可以替代火力发电或核能发电，用于 商业发电。不需要庞大的设备， 商业发电。不需要庞大的设备，不需要变送电系 与核能相比，发生事故的危险性较小。 统；与核能相比，发生事故的危险性较小。可以 建在大城市的近郊。 建在大城市的近郊。规模稍小的可以建在住宅小 办公楼、厂区甚至城市的中心地带。 区、办公楼、厂区甚至城市的中心地带。可以减 少因长距离输送电力而产生的损耗。 少因长距离输送电力而产生的损耗。面向个人用 途的超小型燃料电池可以作为笔记本电脑 电脑和移动 途的超小型燃料电池可以作为笔记本电脑和移动 便携电话的电源 电源。 便携电话的电源。
十、研制氢氧燃料电池的体会
提高了学习兴趣； 提高了学习兴趣； 加深了对燃料电池的理解； 加深了对燃料电池的理解； 增强了实验能力； 增强了实验能力； 锻炼了创新能力； 锻炼了创新能力； 加强了合作能力； 加强了合作能力； 填补了教材空白。 填补了教材空白。
燃料电池简介ppt课件
2023-10-27
目录
• 燃料电池概述 • 燃料电池的特点 • 燃料电池的应用场景 • 燃料电池的发展现状与趋势 • 燃料电池的未来挑战与机遇 • 总结与展望
01
燃料电池概述
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置。
它由正负极、电解质和外部电路组成，通过反应将燃料和氧化剂中的化学能转化 为电能。
要点一
固定电源
燃料电池可以作为一种可靠的固定电源，为家庭、商业 和工业用途提供电力。它们可以在断电或电力故障时提 供电力，并具有更高的能源效率和更低的维护成本。
要点二
分布式能源
燃料电池也可以作为一种分布式能源，为社区提供电力 。例如，一些城市已经开始使用燃料电池作为其分布式 能源的一部分，以减少对传统电网的依赖。
03
未来，燃料电池将成为一种重 要的能源转换方式，为人类的 生产生活提供更加清洁、高效 的能源解决方案。
05
燃料电池的未来挑战与机遇
技术挑战
01
02
03
材料问题
燃料电池的电解质、电 极和膜等关键材料仍需改 进，以提高其性能和稳定 性。
催化剂问题
在燃料电池中，催化剂 是促进反应的重要元素， 但目前催化剂的性能仍需 提升。
高效环保
总结词
燃料电池是一种高效和环保的能源转换技术。
详细描述
燃料电池通过将氢气和氧气结合产生电能和水蒸气，这个过程不会产生任何有害的排放物。此外，由于其高效 能量转换，燃料电池可以减少能源浪费，提高能源利用效率。
快速充电
总结词
燃料电池可以在短时间内完成充电。
详细描述
与传统的电池技术相比，燃料电池的充电速度更快。这是因为燃料电池的能量密度高，并且可以连续 供电，而不需要长时间的充电过程。
燃料电池知识点总结
燃料电池知识点总结一、燃料电池的基本知识1.1 燃料电池的定义燃料电池是一种通过将氢气或含氢化合物燃料与氧气在催化剂的作用下进行氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的电化学能源装置。
1.2 燃料电池的组成燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和电极反应催化剂组成。
其中阳极和阴极之间是电解质层，阳极和阴极外部分别连接电流导体并提供气体进出。
1.3 燃料电池的优点燃料电池具有高效能、零排放、低噪音、易于储存和传输等优点，是一种理想的清洁能源技术。
1.4 燃料电池的缺点目前燃料电池技术还存在成本较高、储氢问题、催化剂稀有等问题，限制了其在大规模应用中的推广。
二、燃料电池的类型2.1 氢氧燃料电池氢氧燃料电池是利用氢气和氧气通过电化学反应产生电能的电池。
它的主要类型包括碱性燃料电池（AFC）、聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）和磷酸燃料电池（PAFC）等。
2.2 甲醇燃料电池甲醇燃料电池是将甲醇作为燃料，通过对甲醇进行氧化还原反应来产生电能。
它的主要类型包括直接甲醇燃料电池（DMFC）和高温甲醇燃料电池（HTMFC）等。
2.3 碳氢燃料电池碳氢燃料电池是将石油、天然气、生物质等碳氢化合物作为燃料，通过电化学反应来产生电能。
它的主要类型包括燃料电池烷烃燃料电池（PAFC）、燃料电池烃烃燃料电池（PEMFC）和燃料电池液化石油气燃料电池（LPGFC）等。
三、燃料电池的工作原理3.1 燃料电池的工作原理燃料电池是一种通过氢气或含氢化合物作为燃料，在阳极发生氧化反应产生电子，电子通过外部电路产生电流，然后在阴极与氧气反应释放出电子和水的电化学装置。
3.2 燃料电池的电化学反应燃料电池的电化学反应包括阳极反应和阴极反应。
阳极反应是氢气通过催化剂发生氧化反应生成正极电子和质子；阴极反应是氧气与质子和正极电子在催化剂的作用下发生还原反应生成水。
3.3 燃料电池的工作过程燃料电池的工作过程包括氢气或含氢化合物燃料在阳极发生氧化反应产生正极电子和质子，正极电子通过外部电路产生电流。
燃料电池高一相关知识点
燃料电池高一相关知识点燃料电池是一种能将氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气反应产生电能的装置。
燃料电池具有高效、环保、静音等特点，被广泛应用于电动汽车、无人机和家用电力系统等领域。
在高中化学学科中，燃料电池也是一个重要的知识点。
本文将介绍燃料电池的原理、分类以及应用等相关知识。
一、燃料电池的原理燃料电池的基本原理是利用电化学反应转化化学能为电能。
其中最常见的燃料电池是氢气燃料电池，反应方程式如下：2H2 + O2 → 2H2O该反应产生的电子通过外部电路流动，从而产生电能。
同时，氢气和氧气在燃料电池中通过电解质层交流，氢气被氧化为氧化剂（如氧气中的O2-），氧气被还原为还原剂（如氢气中的H+）。
二、燃料电池的分类燃料电池可以根据不同的电解质材料、工作温度和燃料类型进行分类。
1.根据电解质材料的不同，燃料电池可以分为以下几类：(1)质子交换膜燃料电池（PEMFC）：采用固体高分子质子交换膜作为电解质。
(2)碱性燃料电池（AFC）：采用碱性电解质溶液作为电解质。
(3)磷酸燃料电池（PAFC）：采用磷酸溶液作为电解质。
(4)固体氧化物燃料电池（SOFC）：采用固体氧化物作为电解质。
2.根据工作温度的不同，燃料电池可以分为以下几类：(1)低温燃料电池（LTFC）：工作温度在100℃以下。
(2)中温燃料电池（MTFC）：工作温度在100℃-300℃之间。
(3)高温燃料电池（HTFC）：工作温度在500℃以上。
3.根据燃料类型的不同，燃料电池可以分为以下几类：(1)氢气燃料电池（HFC）：以氢气为燃料。
(2)甲醇燃料电池（MFC）：以甲醇为燃料。
(3)乙醇燃料电池（EFC）：以乙醇为燃料。
(4)天然气燃料电池（NGFC）：以天然气为燃料。
三、燃料电池的应用目前，燃料电池在多个领域得到广泛应用。
1.交通工具：燃料电池被用于电动汽车以及无人机等交通工具中，取代传统的燃油发动机，以实现零排放和低噪音运行。
2.家用电力系统：燃料电池被应用于家庭能源系统中，可以为家庭供应电力和热能，提供清洁而稳定的能源。
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。
PEMFC——燃料电池课件
PEMFC——燃料电池课件
一、燃料电池概述
燃料电池技术是一种直接燃烧有机物或氢气，食物碱和水分解出质子
和电子，而不像常见的电池只含有储存的能量。
燃料电池有很多优点，如：高效率、低污染、灵活应用等。
主要应用于车载金属氢电池、家用电力系统、太阳能/燃料电池系统和中央供暖系统等领域。
燃料电池领域不断发展，市场前景也十分看好。
二、燃料电池类型
1、金属氢电池：金属氢电池是一种金属-氢燃料电池，有高功率、低
成本和高效率的特点，目前已经被广泛应用于汽车领域，尤其适用于电动
汽车和航空航天领域。
2、金属燃料电池：金属燃料电池是一种固态燃料电池，采用固体氧
化物质作为氧化剂，在此里形成了一个有机电池，其反应全部发生在固体中，有利于质量紧凑、成本低以及密度高等优点。
3、硅-碳燃料电池：硅-碳燃料电池是一种由硅碳电极和聚合物电解
质构成的燃料电池，其特点是具有高功率、高效率、高可靠性等优点。
三、PEMFC的优点
1、PEMFC具有高效率。
PEMFC能够通过准电解水的反应方式将氢气直
接转化为电能，其效率高达80-90%。
2、PEMFC具有低极柱温度特性。
厌氧极可以在室温中进行反应，无
需高温，可。
燃料电池简介 ppt课件
PPT课件
11
Butler-Volmer方程函数曲线
由图可以看出，如 果我们想从电池中 获得更多电流，就 必须以损失电压为 代价
PPT课件
12
影响燃料电池性能的因素
PPT课件
活化过电势对燃料电池性能的影响
13
如何改善动力学性能
PPT课件
14Βιβλιοθήκη 71.4燃料电池的优点
发电效率高 环境污染小 比能量高 噪音低 燃料范围广 负载调节灵活，可靠性高
PPT课件
8
2.燃料电池反应动力学
定义：对燃料电池反应过程的研究。 目的：解释燃料电池的反应过程如何导致性能损失。
PPT课件
9
活化能垒
PPT课件
10
Butler-Volmer方程
PPT课件
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4.燃料电池的应用
2017年10月12日，陆地方舟新型氢电混合燃料电池客 车在第十二届深圳国际物流与交通运输博览会(简称 “物博会”)上正式发布，新车为8.3米考斯特车型， 加氢5分钟，充电12分钟，续航可达550km，该车也 是我国发布的首台8米考斯特车型氢燃料电池客车。
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燃料电池
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1.燃料电池的概述
燃料电池（full Cell）是一种将持续供给的燃料和氧 化剂中的化学能连续不断地直接转化为电能的电化 学装置。
燃料电池在原理和结构上和普通电池（battery）完 全不同。燃料电池的活性物质是存储在电池之外， 只要不断地供给燃料和氧化物就一直能发电，因而 容量是无限的。而电池的容量是有限的，活性物质 一旦消耗完，电池的寿命就终止。
燃料电池详解
燃料电池详解1996 年10 月燃料电池是将化学能直接转化为电能的电化学能量转化装置。
从原理上讲, 燃料电池不受卡诺循环限制, 与传统热机相比, 具有能量转化效率高(可达50%～ 60% ) 和环境友好(即很低的NO x、SO 2 和噪音排放) 等优点[ 1 ]。
早在内燃机问世之前(1842 年) , 英国的W illiam Grove 就展示了世界上第一台以稀硫酸为电解质, H2、O 2 为燃料的电化学电能转化装置[ 2 ]。
然而到本世纪50 年代之前, 由于电极过程动力学理论的落后以及在19 世纪后期内燃机这种相对简单的能量转化装置的问世和迅速发展, 燃料电池的发展一直处于停滞状态[ 1 ]。
到本世纪中叶, 在宇航工业发展的推动下, 常温氢氧燃料电池技术有了长足的发展。
由于当时这类燃料电池系统造价昂贵, 只在航天、军事等特殊场合应用。
近年来, 由于矿物资源的日趋贫乏和保护生态环境日益受到重视,人们迫切希望发展高效的既可节省有限矿物资源同时又可减少CO 2 排放的环境友好发电技术。
燃料电池发电技术正好满足以上要求, 重新受到人们的重视。
燃料电池从第一代碱性燃料电池(A FC) 开始已经发展到今天的第五代离子膜燃料电池(PEM FC)。
除了A FC 电池外, 第二代磷酸电池(PA FC) , 第三代熔融碳酸盐电池(MCFC) , 第四代固体氧化物电池(SO FC) 和第五代PEM FC 电池各有其优点, 目前都正在向商业化发展。
一、SOFC 的特点和其它燃料电池不同, 在SO FC 中, 采用固体氧化物氧离子(O 2- ) 导体(如最常用的Y2O 3 稳定的氧化锆, 简称YSZ) 作电解质起传递O 2- 和分离空气、燃料的双重作用。
这类氧化物由于掺杂了不同价态的金属离子, 为了保持整体的电中性, 晶格内产生大量的氧空位。
在高温下(> 750℃) , 这类掺杂氧化物具有足够高的O 2- 离子导电性能[ 3 ]。
燃料电池全面总结
• (3)熔融固体氧化物 • 负极：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O
• 正极：2O2+8e- = 4O2• (4)熔融碳酸盐
思考：氨气构成燃料电池，其电池反应原理为 4NH3+3O2═2N2+6H2O ，电极反应如何写？
练3 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的 甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用 下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经 内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。 下列说法中正确的是 ( AC) A、左边的电极为负极，a处通入甲醇 B、右边的电极为负极，b处通入空气 C、电池负极的反应式为： CH3OH+H2O－6e-=CO2+6H+ D、电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
燃料电池全面总结
一 定义：燃料电池是一种不经过燃烧，将燃 料化学能经过电化学反应直接转变为电能 的装置。 优点：高效、环保。
注：
（1）两电极材料可以相同，只起导电的作用。 （2）反应物不是储存在电池内部，而由外设装 备提供燃料和氧化剂。 通燃料的电极为负极，通氧气的电极为正极。
常考燃料：H2 CO CH4 C2H6(乙烷）C3H8(丙烷） CH3OH C2H5OH NH3 N2H4(肼)
注：碱性条件下CO2和OH-反应最终生成CO32思考：乙醇燃料电池在碱性条件下的负极反应？
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一、燃料电池
二、
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一、燃料电池
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
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国际发展状况
在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正 以奋起直追的势头快步进入工业化规模 应用的阶段，将成为21世纪继火电、水 电、核电后的第四代发电方式。燃料电 池技术在国外的迅猛发展必须引起我们 的足够重视，现在它已是能源、电力行 业不得不正视的课题。
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经济性
航天环境模拟试验。1990年中国科学院长春应用
化学研究所承担了中科院PEMFC的研究任务，
1993年开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池
（DMFC）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设
备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的
MC20F20/C12/2原理性电池
ห้องสมุดไป่ตู้
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但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金 数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，与 发达国家尚有较大差距。我国有关部门和专家对 燃料电池十分重视，1996年和1998年两次在香山 科学会议上对中国燃料电池技术的发展进行了专 题讨论，强调了自主研究与开发燃料电池系统的 重要性和必要性。近几年中国加强了在PEMFC方 面的研究力度
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一于 个燃 小料 型电 发池 电堆
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燃料电池的优势
1，洁净、安全的发电装置
从发电厂、工厂，以及汽车等排出的大量各种物
质是造成大气污染和地球温暖化的主要原因。而
燃料电池可以替代这些正在使用的锅炉和内燃机
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二、
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一、制作氢氧燃料电池的设想
燃料电池是一种新型的化学电源，
是现在最引人注目的能源装置之一，是
高中化学教材新增添的学习内容。但教
材没有安排燃料电池的演示实验和学生
实验。因此我们就想自己研制燃料电池。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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燃料电池（Fuel cell），是一种使用燃料进行化学 反应产生电力的装置，最早于1839年由英国的 Grove所发明。最常见是以氢氧为燃料的质子交换 膜燃料电池，由于燃料价格便宜，加上对人体无 化学危险、对环境无害，发电后产生纯水和热， 20世纪60年代应用在美国军方，后于1965年应用 于美国双子星座5号飞船。现在也有一些笔记型电 脑开始研究使用燃料电池。但由于产生的电量太 小，且无法瞬间提供大量电能，只能用于平稳供 电上。
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燃料电池的类型
碱性燃料电池（AFC）——采用氢氧化钾溶液作 为电解液。 质子交换膜燃料电池（PEMFC）——采用极薄的 塑料薄膜作为其电解质。 磷酸燃料电池（PAFC）——采用200℃高温下的 磷酸作为其电解质。 熔融碳酸燃料电池（MCFC） 固态氧燃料电池（SOFC）——采用固态电解质
燃料电池发电与常规的火电投资比较不能单考虑电源投
资，还应将长距离输电、配电投资与厂用电、输电能耗和
两种能源转换装置的效率考虑在内。如此来计算综合投资
大型的火电厂每千瓦约为1.3~1.5万元。发电消耗的燃料
为燃料电池的两倍以上，按目前在中国天然气最低市价
（产地市价人民币1元/m3）计算，当发电时间超过
70000h以后，用燃料电池发电将比用传统的热机发电更
经济。在实际发电工程中还应考虑传统的热机发电占地面
积大，环境污染重的问题。随着燃料电池发电技术的不断
完善，造价将不断的降低，特别是在规模化生产后，其造
价将大幅度的下降，有理由相信，不久的将来这种发电方
式会对传统热机发电构成挑战。
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这艘212型潜艇是世界上最现代化的常规潜艇。潜艇采用的 燃料电池推进系统可使潜 艇保持更长的潜航时间，更不容 易被敌人探测到。
德 国 海
军
新
一
代
燃
料
电
池
潜
艇
服
役
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甲
醇
燃
料
電
池
，
燃
料
電
池
的
层
狀
結
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构7
燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相
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。这里以氢-氧燃料电池为
例来说明燃料电池
氢-氧燃料电池反应原理 这个反映是电觧水的逆过程。
电极应为： 负极：H2 +2OH-→2H2O +2e-
正极：1/2O2 +H2O+ 2e-→2OH-
电池反应：H2 +1/2O2==H2O
等。
2，多燃料系统
在地球上，氢绝大多数是以化合物的形式存在。
比如：氢氧化合物（水）和碳氢化合物。可以作
为燃料电池原料使用的碳氢化合物主要来源于天
然气、液化气、石油和煤炭等化石燃料。可根据
各种燃料电池的用途和条件选择使用最合适的燃
料。2020/12/2
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3，高效率的发电装置 4，分散型的发电装置 规模最大的可以替代火力发电或核能发电，用于 商业发电。不需要庞大的设备，不需要变送电系 统；与核能相比，发生事故的危险性较小。可以 建在大城市的近郊。规模稍小的可以建在住宅小 区、办公楼、厂区甚至城市的中心地带。可以减 少因长距离输送电力而产生的损耗。面向个人用 途的超小型燃料电池可以作为笔记本电脑和移动 便携电话的电源。
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中国发展状况
在中国的燃料电池研究始于1958年，原电子工业
部天津电源研究所最早开展了MCFC的研究。70年
代在航天事业的推动下，中国燃料电池的研究曾
呈现出第一次高潮。其间中国科学院大连化学物
理研究所研制成功的两种类型的碱性石棉膜型氢
氧燃料电池系统（千瓦级AFC）均通过了例行的
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，