燃料电池的分类及应用
燃料电池分类及应用
燃料电池分类及应用燃料电池是一种直接将化学能转换为电能的装置，其工作原理是利用氢气与氧气在催化剂的作用下发生氧化还原反应，产生电能和水。
燃料电池根据催化剂的不同可以分为若干个分类，常见的有酸性燃料电池、碱性燃料电池、聚合物膜燃料电池等。
酸性燃料电池（PEMFC）是最早、也是最具发展前景的燃料电池技术之一。
其催化剂通常采用贵金属（如铂类）催化剂，质子交换膜作为电解质，常使用质子交换膜燃料电池（PEMFC）称呼。
酸性燃料电池的工作温度较低，通常在60-90摄氏度之间。
它具有启动快速、高功率密度、响应速度快、能量转化效率高等特点，因此被广泛应用于汽车、航空航天等领域。
碱性燃料电池（AFC）采用碱性电解质，如氢氧化钾溶液。
其催化剂通常采用铂或镍。
碱性燃料电池的工作温度通常较高，常在50-100摄氏度之间。
碱性燃料电池具有较好的电化学活性和稳定性，然而其难以处理碱性电解质和金属催化剂间的腐蚀问题限制了其实际应用。
聚合物膜燃料电池（PEFC）是一种基于固体聚合物电解质的燃料电池，也称为固体聚合物电解质燃料电池。
与酸性燃料电池类似，PEFC也采用了质子交换膜作为电解质。
PEFC的工作温度通常较高，可达80-140摄氏度。
PEFC具有瞬态响应快、能量转换效率高、启动时间短等优点，但其对纯净氢气的纯度要求较高。
除了以上三种主要的燃料电池分类，还有磷酸燃料电池（PAFC）、碳酸盐燃料电池（MCFC）、氟化物燃料电池（SOFC）等。
磷酸燃料电池（PAFC）使用磷酸液体作为电解质，温度较低，常在150-210摄氏度之间工作，适用于用于大型发电系统。
碳酸盐燃料电池（MCFC）的电解质是碳酸盐盐类溶液，工作温度较高，通常在600-800摄氏度之间，具有高效率、高热功率的特点，但由于温度高，应用范围较为局限。
氟化物燃料电池（SOFC）采用氟化物固体作为电解质，工作温度较高，通常在600-1000摄氏度之间，具有高效率、瞬态响应快等特点，但也面临耐高温和材料选择等方面的技术难题。
燃料电池简介
2007-2011全球燃料电池发电功率（根据地区划分）
单位：MW
资料来源：Fuel Cell Today
2010年全球各技术类型燃料电池发展状况
根据出货量划分
PEMFC：质子交换膜燃料电池 S O F C：固体氧化物燃料电池 A F C：碱性燃料电池
资料来源：Fuel Cell Today
根据发电功率划分
质子交换膜燃料电池PEMFC
• 质子交换膜燃料电池的关键材料与部件为：1)电催化剂；2)电 极（阴极与阳极）；3）质子交换膜；4）双极板。 • 质子交换膜燃料电池的工作温度约为80℃。在这样的低温下， 电化学反应能正常地缓慢进行，通常用每个电极上的一层薄的 白金进行催化。 • 每个电池能产生约0.7伏的电，足够供一个照明灯泡使用。驱 动一辆汽车则需要约300伏的电力。为了得到更高的电压，将 多个单个的电池串联起来便可形成人们称做的燃料电池存储器。 • 质子交换膜燃料电池PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量 密度高、寿命长、重量轻、无腐蚀性、不受二氧化碳的影响， 能量来源比较广泛等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电 源和中、小型发电系统。可以考虑用来发展燃料电池汽车 （FCEV）。
……
燃料电池的发展现状
燃料电池可提供多样化的能源解决方案，将来极有可能替代传统的电 源供应装置，如电池、内燃机。燃料电池的应用及其广泛，从家庭供 电供热、移动电子设备供电到汽车动力推进系统。 根据燃料电池的应用方式，一般分为移动型（Portable)、固定型 (Stationary)、交通运输型(Transport)； 2010年，全球燃料电池总出货量同比增长40%，达到了创历史记录 的23万套，其中，移动型燃料电池约占总出货量的95%。值得注意的 是，2010年全球销售的燃料电池中有超过97%使用的是PEMFC，即 质子交换膜燃料电池技术，该类型燃料电池被认为最适合应用于新能 源汽车。
燃料电池分类及简述
各种燃料电池简述1.碱性燃料电池（AFC）AFC是以碱性溶液为电解质，将存在于燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，是最早获得应用的燃料电池，由于其电解质必须是碱性溶液，因此而得名碱性燃料电池。
氢氧化钠和氢氧化钾溶液，以其成本低，易溶解，腐蚀性低，而成为首选的电解液。
催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属镍、钴、锰等。
在1973年成功地应用于Apollo登月飞船的主电源，使人们看到了燃料电池的诱人前景。
具有启动快、效率高、价格低廉的优点，有一定的发展潜力。
其反应式为：阳极：2H2+4OH-→2 H2O +4e-阴极： 2 H2O +O2→4OH-总反应：2H2+O2→2H2O这种电池常用35%-45%的KOH为电解液，渗透于多孔而惰性的基质隔膜材料中，工作温度小于100℃。
该种电池的优点是氧在碱液中的电化学反应速度比在酸性液中大，因此有较大的电流密度和输出功率，但氧化剂应为纯氧，电池中贵金属催化剂用量较大，而利用率不高。
目前，此类燃料电池技术的发展已非常成熟，并已经在航天飞行及潜艇中成功应用。
国内已研制出200W氨-空气的碱性燃料电池系统，制成了1kW、10kW、20kW的碱性燃料电池，20世纪90年代后期在跟踪开发中取得了非常有价值的成果。
发展碱性燃料电池的核心技术是要避免二氧化碳对碱性电解液成分的破坏，不论是空气中百万分之几的二氧化碳成分还是烃类的重整气使用时所含有的二氧化碳，都要进行去除处理，这无疑增加了系统的总体造价。
此外，电池进行电化学反应生成的水需及时排出,以维持水平衡。
因此，简化排水系统和控制系统也是碱性燃料电池发展中需要解决的核心技术。
2.磷酸型燃料电池（PAFC）PAFC自20世纪60年代在美国开始研究一来，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。
PAFC是一种以磷酸为电解质的燃料电池。
采用重整天然气作燃料，空气做氧化剂，浸有浓磷酸的SIC微孔膜做电解质，PT/C做催化剂，工作温度200℃，是目前单机发电量最大的一种燃料电池。
燃料电池的分类及应用
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2.1碱性燃料电池（AFC）
2.1.1 碱性染料电池简介 碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间 任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。 负极反应： O2 + 2 H 2 O + 4e → 4OH − 正极反应： 碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启 动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度 低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃 料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固 定发电装置。 如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催 化剂的一氧化碳和其它杂质也非常铭感。此外，其原料不 能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应 生成碳酸钾，降低电池的性能。
燃料电池的基本原理
燃料电池的特点 燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率限制。 清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、 没有SO x、NO x气体和固体粉尘的排放。 可靠性和操作性良好，噪声低。 所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大灵活性。
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燃料电池的组成和工作原理 燃料电池的基本组成：阳极、阴极、电解质和 燃料电池的基本组成： 外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。
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2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 质子交换膜燃料电池（ 质子交换膜燃料电池 ） 2.2．1质子交换膜燃料电池简介 ． 质子交换膜燃料电池简介 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英 文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的 “逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极 为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都 含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。 工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正 极。 两电极的反应分别为： 阳极(负极)：2H2-4e=4H+ 阴极(正极)：O2+4e+4H+=2H2O 注意所有的电子e都省略了负号上标。由于质子交换膜只能 传导质子，因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电 子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极 时就产生了直流电。以阳极为参考时，阴极电位为1.23V。也 即每一单电池的发电电压理论上限为1.23V。接有负载时输出 电压取决于输出电流密度，通常在0.5～1V 之间。将多个单电 池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆 (简称电堆)。 13
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。
燃料电池分类和应用
高温条件下材料选择苛刻、成本高
成本高、催化剂易中毒
注：CHP:热电联产
燃料电池的应用
应用领域类型
便携式领域
固定式领域
交通运输领域
定义
可用于内置或充电的便携式产品单元，如辅助供电装置（APU）
不能移动的供电或供热装置
用于为车辆提供推进动力或扩展运输工具适用范围的装置
功率范围
1W-20kW
热电联产燃料电池的应用应用领域类型便携式领域固定式领域交通运输领域定义可用于内置或充电的便携式产品单元如辅助供电装置apu不能移动的供电或供热装置用于为车辆提供推进动力或扩展运输工具适用范围的装置功率范围1w20kw400kw00kw燃料电池分类和应用燃料电池技术类质子交换膜燃料电池pemfc直接燃烧甲醇式燃料电池dmfc质子交换膜燃料电池pemfc固体氧化物燃料电池sofc融碳酸盐燃料电池mcfc磷酸燃料电池pafc碱性燃料电池afc质子交换膜燃料电池pemfc接燃烧甲醇式燃料电池dmfc应用领域举例辅助充电设备apu露营用船只用照明用设备
固体氧化物型燃料电池（SOFC）
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
燃料
纯氢气
重整天然气
净化煤气、天然气、重整天然气
煤净化气、天然气、煤气
氢气、甲醇
工作温度
90℃-100℃
150℃-200℃
600℃-700℃
650℃-1000℃
50℃-100℃
温度分类
低温燃料电池
低温燃料电池
高温燃料电池
高温燃料电池
低温燃料电池
应用领域举例
辅助充电设备（APU）（露营用、船只用、照明用设备）； . 军事用途(士兵随身携带的电源、发电装置)； . 便携式产品（火炬、电池充电器、电子产品）
燃料电池的应用领域
燃料电池的应用领域一、燃料电池的基本原理燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的设备，其基本原理是利用氢气和氧气在催化剂的作用下发生氧化还原反应，产生水和电能。
燃料电池具有高效、清洁、静音等特点，是一种新型的能源转换设备。
二、燃料电池的分类根据不同的工作原理和使用场景，燃料电池可以分为以下几类：1.质子交换膜燃料电池（PEMFC）：主要用于车辆动力系统、舰船动力系统等领域。
2.固体氧化物燃料电池（SOFC）：主要用于发电、工业加热等领域。
3.碱性燃料电池（AFC）：主要用于空间站、卫星等领域。
4.直接甲醇燃料电池（DMFC）：主要用于便携式设备、无人机等领域。
三、燃料电池的应用领域随着技术的不断进步和环保意识的提高，燃料电池在各个领域得到了广泛的应用，以下是燃料电池的主要应用领域：1.交通运输领域燃料电池汽车是目前最为成熟的应用领域之一。
由于其具有零排放、高效、静音等特点，被视为未来汽车发展的方向。
目前，世界各大汽车厂商均在积极开发燃料电池汽车，并推出了相关产品。
2.能源领域燃料电池可以直接将化学能转化为电能，因此被广泛应用于发电和工业加热等领域。
固体氧化物燃料电池是其中最为常见的一种类型，可用于发电站、工业加热等场景。
3.便携式设备领域直接甲醇燃料电池是一种便携式设备常用的能源来源。
相对于传统锂离子电池，其具有更长的续航时间和更快的充电速度，因此被广泛应用于无人机、便携式充电器等场景。
4.航空航天领域由于空间站和卫星等设备需要长期运行而无法进行加油换气等操作，因此燃料电池被广泛应用于航空航天领域。
碱性燃料电池是其中最为常见的一种类型。
四、燃料电池的优势相对于传统的化石能源和锂离子电池，燃料电池具有以下优势：1.高效：燃料电池直接将化学能转化为电能，效率高达50%以上，远高于传统发动机和锂离子电池。
2.清洁：燃料电池只产生水和少量氧气，不会产生任何有害气体和颗粒物，因此对环境无任何影响。
3.静音：由于没有内燃机的噪音和振动，燃料电池汽车非常静音。
燃料电池的分类及应用
(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不 适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换 膜。
▪
质子交换膜燃料电池的应用
▪ 质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，其广 阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基 础研究与应用开发，质子交换膜燃料电池用作汽车动 力的研究已取得实质性进展，微型质子交换膜燃料电 池便携电源和小型质子交换膜燃料电池移动电源已达 到产品化程度，中、大功率质子交换膜燃料电池发电 系统的研究也取得了一定成果。
与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。
这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应
生成更多的羟基离子。
▪
负极反应：2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-
▪
正极反应：O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-
▪
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，
燃料电池
一、燃料电池的分类 二、燃料电池的特点 三、燃料电池的发展历程 四、燃料电池的应用
燃料电池
4燃料电池的现状
目前，使用燃料电池面临的主要问题： 1 燃料问题 氧气可以直接从空气中获得，比较省 力；氢气则需要消耗电能以电解水或在催化剂的作 用下重组碳氢化合物这两种方法获取。但也有人认 为氢可以从天然气中产生，其成本同生产汽油相当。 如将燃料电池高效率因素考虑进来，使用氢将比汽 油更加经济。 2 安全问题 氢气是易燃气体，使用时要防止泄露， 爆炸等危险情况的发生。 阻碍燃料电池推广应用的关键问题还有成本高、 寿命短、体积大等，归根结底还是技术问题。
2.4溶化的碳酸盐燃料电池 (molten carbonate fuel cell--MCFC)
溶化的碳酸盐燃料电池与上述讨论的燃料电池差异较 大，这种电池不是使用溶化的锂钾碳酸盐就是使用锂钠碳酸 盐作为电解质。当温度加热到650℃时，这种盐就会溶化， 产生碳酸根离子，从阴极流向阳极，与氢结合生成水，二氧 化碳和电子。电子然后通过外部回路返回到阴极，在这过程 中发电。 CO32 + H 2 → H 2O + CO 2 + 2e 阳极反应： 2CO 2 + O 2 + 4e → 2CO 3 2 阴极反应： 这种电池工作的高温能在内部重整诸如天然气和石油 的碳氢化合物，在燃料电池结构内生成氢。且白金催化剂可 用廉价的一类镍金属代替，其产生的多余热量还可被联合热 电厂利用。这种燃料电池的效率最高可达60%。 这种电池需要较长的时间方能达到工作温度，因此不能 用于交通运输。
直 接 燃 料 电 池 混 合 动 力 系 统 结 构
5.2燃料电池汽车的特点
1、效率高 燃料电池汽车路试时可以达到40~50%的效率而 普通汽车只有10~16%。燃料电池汽车总效率比 混合动力汽车也要高。 2、环保 燃料电池电动汽车仅排放热和水——高效、环境 友好的清洁汽车。 3、可持续发展 燃料电池可节省石油。目前令全世界对石油的依 存度，超过警戒线30%，预计2020年>60%。
质子交换膜燃料电池分类
质子交换膜燃料电池分类质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种新型的燃料电池，具有高效、环保、节能等优点，被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域。
根据其使用的燃料和氧化剂，PEMFC可以分为多种类型。
本文将介绍常见的PEMFC分类及其特点。
1. 氢气-氧气PEMFC氢气-氧气PEMFC是最常见的PEMFC类型，它使用氢气作为燃料，氧气作为氧化剂。
在质子交换膜中，氢气被氧化成水，同时产生电子和质子。
电子从阳极流出，经过外部电路产生电能，质子则通过质子交换膜流向阴极，在与氧气反应时产生水。
氢气-氧气PEMFC具有高效、环保、能量密度高等优点，但氢气储存和输送成本较高，限制了其应用范围。
2. 氢气-空气PEMFC氢气-空气PEMFC使用空气作为氧化剂，无需储存和输送氧气，降低了成本和安全风险。
但由于空气中含有大量氮气，氧化剂的含氧量较低，影响了PEMFC的性能。
为解决这一问题，研究人员开发了一种氧化剂循环系统，将空气中的氧气分离出来，提高了氧化剂的含氧量。
3. 甲醇-氧气PEMFC甲醇-氧气PEMFC使用甲醇作为燃料，氧气作为氧化剂。
在阳极上，甲醇被氧化成二氧化碳和水，同时产生电子和质子。
电子从阳极流出，经过外部电路产生电能，质子则通过质子交换膜流向阴极，在与氧气反应时产生水。
甲醇-氧气PEMFC具有简单、便携、易于储存等优点，但甲醇的能量密度较低，需要大量储存和输送，同时产生二氧化碳等有害物质，影响环境。
4. 氨气-氧气PEMFC氨气-氧气PEMFC使用氨气作为燃料，氧气作为氧化剂。
在阳极上，氨气被氧化成氮气和水，同时产生电子和质子。
电子从阳极流出，经过外部电路产生电能，质子则通过质子交换膜流向阴极，在与氧气反应时产生水。
氨气-氧气PEMFC具有储存和输送成本低、安全性高等优点，但氨气的毒性较大，需要注意安全问题。
5. 烷基燃料-氧气PEMFC烷基燃料-氧气PEMFC使用烷基燃料（如丙烷、丁烷）作为燃料，氧气作为氧化剂。
燃料电池的应用PPT课件
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
燃料电池简介
燃料电池简介摘要：燃料电池是一种清洁、高效的能源利用方式，本文主要介绍了燃料电池的工作原理、燃料电池的分类和燃料电池的优点，另外，本文还简单的介绍了燃料电池的发展前景。
关键词：燃料电池工作原理固体氧化物燃料电池作为一种新型的发电方式，发展燃料电池对于改善环境, 实施能源可持续发展具有重要意义。
对比于传统的火力发电方式可以大大降低空气污染及解决电力供应、电网调峰问题。
传统的火力发电站的燃烧能量大约有近70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，燃烧时还会排放大量的有害物质。
而使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有多余的能量转换过程，理论上能量转换率为100%，实际应用上装置无论大小发电效率可达40%～60%，可以实现直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装置为积木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和火力发电厂相比，应用范围极为广泛。
基于以上这些优点，我们可以看出研究燃料电池是很有必要的。
1、燃料电池的原理燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能, 因而实际过程是氧化还原反应, 其工作原理如图1所示。
燃料电池主要由四部分组成, 即阳极、阴极、电解质和外部电路。
燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。
燃料气在阳极上放出电子, 电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。
离子在电场作用下, 通过电解质迁移到阳极上, 与燃料气反应,构成回路,产生电流。
同时, 由于本身的电化学反应以及电池的内阻, 燃料电池还会产生一定的热量。
电池的阴、阳两极除传导电子外, 也作为氧化还原反应的催化剂。
当燃料为碳氢化合物时, 阳极要求有更高的催化活性。
阴、阳两极通常为多孔结构, 以便于反应气体的通入和产物排出。
电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。
为阻挡两种气体混合导致电池内短路, 电解质通常为致密结构。
燃料电池
五、固体氧化物燃料电池（SOFC）
3、固体氧化物燃料电池的特点 固体氧化物燃料电池除了具体燃料电池的一般优点外，它还具有以下特点： （1）对燃料的适应性强，能在多种燃料包括碳基燃料的情况下运行； （2）不需要使用贵金属催化剂； （3）使用全固态组件，不存在对漏液、腐蚀的管理问题； （4）积木性强，规模和安装地点灵活等。 固体氧化物燃料电池与磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池相比有以下优点： （1）较高的电流密度和功率密度； （2）阳、阴极极化可忽略，彼化损失集中在电解质内阻降； （3）可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用贵金属作催化剂； （4）避免了中、低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题；
一、燃料电池类型
1）燃料供应系统。 燃料供应系统主要任务就是给燃料电池提供燃料。 2）氧化剂系统。 氧化剂系统主要给燃料电池提供氧气。可以从空气中获取氧气或从氧气罐中获取氧气，空气需 要用压缩机来提高压力，以增加燃料电池反应的速度。在燃料电池系统中，配套压缩机的性能有特 定的要求，压缩机质量和体积会增加燃料电池发动机系统的质量、体积和成本，压缩机所消耗的功 率会使燃料电池的效率降低。空气供应系统的各种阀、压力表、流量表等的接头要采取防泄漏措施 。在空气供应系统中还要对空气进行加湿处理，保证空气有一定的湿度。 3）发电系统。 发电系统是指燃料电池本身，它将燃料和氧化剂中的化学能直接变成电能，而不需要经过燃烧 的过程，它是一个电化学装置。
新能源汽车技术
——冷却系统
——燃料电池
2课时
提出任务
作为一名汽车专业的学生，你知道燃料电池有哪些类型及工 作原理？
燃料电池
燃料电池的类型 不同燃料电池的结构及工作原理
本节 重点
（1）了解燃料电池类型； （2）知道碱性燃料电池（AFC）的基本结构 与工作原理； （3）知道质子交换膜燃料电池（PEMFC）的 基本结构与工作原理； （4）知道固体氧化物燃料电池（SOFC）的基 本结构与工作原理。
燃料电池的种类
燃料电池的种类
燃料电池可以根据不同的燃料和电解质来分类，以下是常见的燃料电池种类：
1. PEMFC（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）：质子交换
膜燃料电池，使用质子交换膜作为电解质，常用的燃料是氢气。
这种电池具有快速启动和高能量密度等特点，适合用于汽车和移动设备等应用。
2. SOFC（Solid Oxide Fuel Cell）：固体氧化物燃料电池，使
用固体氧化物型电解质，常用的燃料是天然气、甲醇等。
这种电池具有较高的效率和长周期运行能力，适合用于发电站等大型应用。
3. DMFC（Direct Methanol Fuel Cell）：直接甲醇燃料电池，
燃料为甲醇溶液，无需进行甲醇重整反应。
这种电池简化了燃料处理过程，适合用于便携式设备等小型应用。
4. AFC（Alkaline Fuel Cell）：碱性燃料电池，使用碱性溶液（如氢氧化钾）作为电解质，常用的燃料是氢气和氧气。
这种电池具有较高的效率和低成本，但对燃料质量要求较高。
5. PAFC（Phosphoric Acid Fuel Cell）：磷酸型燃料电池，使
用磷酸作为电解质，常用的燃料是天然气和液化石油气。
这种电池适合用于城市燃料电池发电站等应用。
以上是常见的燃料电池种类，它们在不同的应用场景中具有各自的特点和优势。
燃料电池分类及其特点
燃料电池分类及其特点按电解质分类的这几种燃料电池具有各自的工作特性和适用范围，并且处于不同的发展阶段。
碱性燃料电池的效率很高，发展非常成熟，但其工作条件要求隔绝C02，应用领域主要集中在航天方面。
有关“燃料电池分类及其特点”的详细说明。
1.燃料电池分类(1)按电解质分类目前最常用的分类方法是按燃料电池所采用的电解质的类型分类。
根据燃料电池中使用电解质种类的不同，通常可分为以下五类。
①质子交换膜燃料电池(PEMFC)：通常以全氟或部分氟化的磺酸型质子交换膜为电解质。
②碱性燃料电池(AFC)：一般以碱性的氢氧化钾溶液为电解质。
③磷酸燃料电池(PAFC)：以浓磷酸为电解质．④熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)：以熔融的锂-钾或锂-钠碳酸盐为电解质。
⑤固体氧化物燃料电池(SOFC)：以氧离子导体固体氧化物为电解质。
按电解质分类的这几种燃料电池具有各自的工作特性和适用范围，并且处于不同的发展阶段。
碱性燃料电池的效率很高，发展非常成熟，但其工作条件要求隔绝C02，应用领域主要集中在航天方面。
磷酸燃料电池技术已经非常成熟，被称为第一代燃料电池，它是最接近商业化的燃料电池，但磷酸燃料电池需要用到贵金属铂催化剂，成本较高，且其工作温度不够高，余热利用价值低。
熔融碳酸盐燃料电池发展较早，被称为第二代燃料电池，固体氧化物燃料电池的研究则起步较晚，被称为第三代燃料电池，这两种燃料电池工作效率高，被认为最适合实现热电联供，性能良好，但由于其工作温度较高，所以对电池材料的要求也较高。
质子交换膜燃料电池技术近期发展迅速，采用较薄高分子隔膜作电解质，具有很高的比功率，而且工作温度较低，特别适合作为便携式电源和新能源汽车车载电源，但目前的主要问题是成本太高。
(2)按工作温度分类根据工作温度的不同，燃料电池可分为以下四类。
①低温燃料电池：工作温度范围一般是25-100℃，如固体聚合物电解质燃料电池。
②中温燃料电池：工作温度范围一般是100-500℃，如磷酸型燃料电池。
新能源电池分类
新能源电池分类
新能源电池分为几类：
1、锂离子电池：目前市面上应用最多的就是锂离子电池，具有电量大、体积小、性价比高、充电快、循环寿命长等特点，常用于智能家居系统、智能电动车、移动终端、工业监控系统等应用中。
2、铅酸电池：充电快速、维护简单、价格低廉，几乎用于所有可充电电池应用中，应用广泛的就是蓄电池，用于长年储备电电力，多用于太阳能系统、光伏系统、通讯基站、起重设备等。
3、镍氢电池：主要用于家用锂电池的充电容量大和续航里程长的应用，是比锂离子电池更高的电量和续航里程，目前多用于电动汽车等应用中。
4、氢燃料电池：以氢氧化物为催化剂，使氢气和氧化物分子结合发生反应，产生电能的电池，续航距离远，可应用于汽车、船舶、航空器等领域。
5、超级电容器：以高分子、碳和金属等材料结合而成的电池，具有循环寿命高、充电快速、耐久性强等特点，广泛应用于高速充电应用，如无人机、智能手机、移动数据中心等。
燃料电池的分类
燃料电池的分类燃料电池的分类介绍如下：（1）根据燃料电池的运行机理的不同，分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。
（2）电解质主要有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质。
据此，燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。
在燃料电池中，磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池（PEMFC）可以冷启动和快启动，可以用作移动电源，竞争力更强。
（3）按照燃料类型的不同，有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料，汽油、柴油和天然气等气体燃料。
有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料。
（4）按照燃料电池工作温度分，有低温型，温度低于200℃；中温型，温度为200℃～750℃；高温型，温度高于750℃。
在常温下工作的燃料电池，例如质子交换膜燃料电池（PEMFC），这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂。
燃料的化学能绝大部分都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物。
不需要废热能量回收装置，体积较小，质量较轻。
但催化剂铂（Pt）会与工作介质中的一氧化碳（CO）发生作用后产生“中毒”现象而失效，使燃料电池效率降低或完全损坏。
而且铂（Pt）的价格很高，增加了燃料电池的成本。
另一类是在高温（600℃～1000℃）下工作的燃料电池，例如熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），这类燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂。
但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大，质量重，只适合用于大功率的发电厂中。
综合起来看，最实用的燃料电池是氢或含富氢的气体燃料，但是在自然界是不能直接获得燃料电池氢的；通常是以石油燃料、甲醇、乙醇、沼气、天然气、石脑油或煤气为原料，经过重整、裂解等化学处理后来制取含富氢的气体燃料。
氧化剂则采用氧气或空气，最常见的是用空气作为氧化剂。
质子交换膜燃料电池的分类
质子交换膜燃料电池的分类质子交换膜燃料电池是一种新型的绿色能源，具有高效能、低污染、可再生等优点，因此备受关注。
在研究和应用过程中，人们发现了多种质子交换膜燃料电池，根据其不同的分类方法，可以将其分为以下几类。
一、按照反应气体分类质子交换膜燃料电池可以利用多种气体进行反应，常见的有氢气、甲烷、乙醇等。
按照反应气体的不同，可以将质子交换膜燃料电池分为氢气燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等。
1. 氢气燃料电池氢气燃料电池是最为常见的一种质子交换膜燃料电池，它利用氢气进行反应，产生电能和水。
氢气作为最为清洁的燃料之一，不会产生任何有害物质，因此氢气燃料电池被广泛应用于汽车、船舶、飞机等领域。
2. 甲烷燃料电池甲烷燃料电池是利用甲烷进行反应的一种质子交换膜燃料电池。
甲烷是一种常见的天然气，其燃烧产生的二氧化碳排放量比其他燃料低得多，因此甲烷燃料电池被认为是一种更为环保的能源。
3. 乙醇燃料电池乙醇燃料电池是利用乙醇进行反应的一种质子交换膜燃料电池。
乙醇是一种可再生的生物质燃料，其燃烧产生的二氧化碳排放量比石油类燃料低得多，因此乙醇燃料电池被认为是一种更为环保的能源。
二、按照质子交换膜分类质子交换膜是质子交换膜燃料电池中的重要组成部分，其性能直接影响着质子交换膜燃料电池的效率和稳定性。
按照质子交换膜的不同，可以将质子交换膜燃料电池分为质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
1. 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池是利用质子交换膜进行反应的一种质子交换膜燃料电池。
质子交换膜是一种高分子材料，具有良好的离子交换性能和化学稳定性，可以有效地将氢气中的质子转移至氧气一侧，产生电能和水。
2. 直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池是利用直接甲醇燃料进行反应的一种质子交换膜燃料电池。
直接甲醇燃料电池不需要外部供氢，可以直接利用甲醇进行反应，产生电能和水。
但是，直接甲醇燃料电池的效率较低，且产生的二氧化碳排放量较高。
燃料电池的分类及应用
燃料电池的分类及应用燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。
燃料电池汽车的工作原理是：使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后方向轴、后桥等行走机械结构，转动车轮驱动汽车。
与传统汽车相比，燃料电池车优点突出，主要为零排放或近似零排放，燃料来源广泛，减少了机油泄露带来的水污染，降低了温室气体的排放，提高了燃油经济性，环境适应性强，提高了发动机燃料效率且运行平稳、无噪声，成为近年来研究的热点。
1 燃料电池的由来年英国william robert grove展开水的电解实验，将水水解为氢气和氧气，由此想起其逆反应，并使氢气和氧气反应就有可能产生电。
为证实这一理论，他将两条白金拎分别放进两个密封瓶中，一个瓶中装有氢气，一个瓶中装有氧气，当把这两个密封瓶放进吸收的硫酸溶液中时，电流已经开始在两个电极之间流动，瓶中分解成了水。
为提高电压，他将四组装置串联出来，这就是全世界普遍认为的第一个燃料电池。
2 燃料电池的优缺点燃料电池具备非常独有的优点，主要整体表现在：能量转变效率高，可以轻易将化学能转变为电能;运转稳定、并无噪声;零排放或对数零排放，增加了机油泄漏增添的水污染，减少了温室气体的排放量;提供更多的动力可以随时怠速，可以通过掌控燃料同时实现。
虽然燃料电池有着独特的优势，但其自身也存在一些严重的不足：成本昂贵;燃料的存储困难，一般是使用氢气做燃料，氢气的体积能量密度较低，且具有一定的安全隐患，导致存储异常困难;对工作环境的要求高，对温度、环境的洁净度等也有较高要求。
基于燃料电池以上的特点，燃料电池在新能源客车的批量应用领域除了很长一段路必须跑，只有从技术上化解这些瓶颈问题，燃料电池车就可以以求批量推展。
3 燃料电池的分类燃料电池按电解质类型分成质子互换膜燃料电池、液态氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池等。
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导率和经济性。
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燃料电池的分类
一、燃料电池的分类
1、按燃料电池的运行机理分。 分为酸性燃料电池和碱性燃料电池
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2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC）
2.2．1质子交换膜燃料电池简介
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英 文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的 “逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极 为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都 含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。 工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正 极。
两电极的反应分别为：
阳极(负极)：2H2-4e=4H3;4e+4H+=2H2O
注意所有的电子e都省略了负号上标。由于质子交换膜只能
传导质子，因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电
子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极
时就产生了直流电。以阳极为参考时，阴极电位为1.23V。也
动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度
低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃
料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固
定发电装置。
如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催 化剂的一氧化碳和其它杂质也非常铭感。此外，其原料不
能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应 生成碳酸钾，降低电池的性能。
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2.2.2 质子交换膜燃料电池优点 质子交换膜燃料电池具有如下优点： 其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限
制，能量转换率高； 发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组
装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子 交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电 源。 质子交换膜燃料电池工作温度低、启动快、比功 率高、结构简单、操作方便等 被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃 料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通 道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电 子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜 的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的 好坏直接影响电池的使用寿命。
2. 按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质 2.1碱性燃料电池（AFC）、 2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 2.3磷酸燃料电池（PAFC）、 2.4熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 2.5固体氧化物燃料电池（SOFC）、
3. 按燃料类型分。 3.1氢燃料电池 3.2甲烷燃料电池 3.3甲醇燃料电池 3.4乙醇燃料电池
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20世纪90年代以来，众多汽车生产商都在研究使 用低温燃料电池作为汽车动力的可行性。由于低温碱 性燃料电池存在易受CO2毒化等缺陷，使其在汽车上 的应用受到限制，因此，除少数机构还在研究碱性燃 料电池外，大多数汽车厂商和研究机构都在质子交换 膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC） 上寻求突破。然而PEMFC和DMFC都以贵金属Pt为主 催化剂，一旦PEMFC和DMFC达到真正的批量生产阶 段，将被迫面临Pt的匮乏。碱性燃料电池可以不采用 贵金属作催化剂，如果采用CO2过滤器或碱液循环等 手段去除CO2，克服其致命弱点后，用于汽车的碱性 燃料电池将具有现实意义。因此，碱性燃料电池领域 近年的研究重点是CO2毒化解决方法和替代贵金属的 催化剂。
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图10－8 碱性燃料电池的结构（自由电解质型）
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2．1．2 AFC的优点是： ①效率高，因为氧在碱性介质中的还原反应比其
他酸性介质高； ②因为是碱性介质，可以用非铂催化剂； ③ 因工作温度低，碱性介质，所以可以采用镍板
做双极板。 2．1.3 AFC的缺点是： ①因为电解质为碱性，易与CO2生成K2CO3、
采用质子交换膜燃料电池氢能发电将大大提高重要装 备及建筑电气系统的供电可靠性，使重要建筑物以市 电和备用集中柴油电站供电的方式向市电与中、小型 质子交换膜燃料电池发电装置、太阳能发电、风力发 电等分散电源联网备用供电的灵活发供电系统转变， 极大地提高建筑物的智能化程度、节能水平和环保效 益。
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图10－19 膜电极结构示意图
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电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与
膜电极三合一组件(MEA)交替叠合，各单体之间嵌入密封件， 经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成质子交换膜燃料 电池电堆，如附图所示。叠合压紧时应确保气体主通道对正以 便氢气和氧气能顺利通达每一单电池。电堆工作时，氢气和氧 气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极 板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂 接触进行电化学反应。
燃料电池的基本原理
燃料电池的特点 燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率限制。 清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、 没有SO x、NO x气体和固体粉尘的排放。 可靠性和操作性良好，噪声低。 所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大灵活性。
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燃料电池的组成和工作原理 燃料电池的基本组成：阳极、阴极、电解质和 外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。
即每一单电池的发电电压理论上限为1.23V。接有负载时输出
电压取决于输出电流密度，通常在0.5～1V 之间。将多个单电
池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆
(简称电堆)。
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PEMFC的电极常被称 为膜电极组件，它是 指质子交换膜和其两 侧各一片多孔气体扩 散电极（涂有催化剂 的多孔碳布）组成的 阴、阳极和电解质的 复合体。
电堆的核心是MEA组件和双极板。MEA是将两张喷涂有Nafion 溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极分别置于经预处理的质子交换 膜两侧，使催化剂靠近质子交换膜，在一定温度和压力下模压 制成。双极板常用石墨板材料制作，具有高密度、高强度，无 穿孔性漏气，在高压强下无变形，导电、导热性能优良，与电 极相容性好等特点。常用石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣 床加工成具有一定形状的导流流体槽及流体通道，其流道设计 和加工工艺与电池性能密切相关。
Na2CO3沉淀，严重影响电池性能，所以必须除去 CO2，这给其在常规环境中应用带来很大的困难。 ②电池的水平衡问题很复杂，影响电池的稳定性。
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2.1.4、碱性染料电池的发展现状 碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，碱性燃料电池）是最早开发并获得成功
的燃料电池，早在20世纪60年代就被用于宇宙飞船和登月飞行。碱性燃料电 池采用KOH等碱性溶液为电解质，用H2或NH3、N2H2裂解的H2为燃料，空 气或O2为氧化剂，使用贵金属（如Pt、Ag等）和过渡金属（如Ni等）或者由 它们组成的合金等作为催化剂。碱性燃料电池具有稳定、耐久等优点，具有 较高的电效率（60%～90%），迄今为止，它仍是最适合于太空使用的燃料 电池。 碱性燃料电池分为中温（工作温度约为523K）和低温（工作温度低于373K） 两种。中温碱性燃料电池被用于航天飞行和太空项目上的电源，经过几十年 的使用，被证明为安全可靠的太空电源；低温碱性燃料电池是今后开发重点， 其应用目标是便携式电源和交通工具用动力电源。 碱性燃料电池与其他燃料电池相比，碱性燃料电池系统具有较高的电效率 （60%～90%），可以在室温下快速启动，并迅速达到额定负荷，而且电池 的本体材料选择广泛，电池造价较低。因此，碱性燃料电池作为高效且价格 低廉的成熟技术，若应用于便携式电源和交通工具用动力电源，具有一定的 发展和应用前景。 碱性燃料在实际使用中，往往采用空气作为氧化剂，空气中的CO2会毒害碱 性电解质生成碳酸根离子，对电池的效率和使用寿命造成影响，使得碱性燃 料电池系统需要复杂的CO2脱除装置，而且只能用纯H2为燃料；此外，碱性 燃料电池的催化剂一般采用贵金属Pt才能获取电池的高性能，且需要一个控 制体系保持电解质浓度的恒定。这些造成碱性燃料电池系统的复杂化，成本 增高，导致其不适于民用、与其他燃料电池相比竞争力降低。
(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不 适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换 膜。
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质子交换膜燃料电池的应用
质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，其广 阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基 础研究与应用开发，质子交换膜燃料电池用作汽车动 力的研究已取得实质性进展，微型质子交换膜燃料电 池便携电源和小型质子交换膜燃料电池移动电源已达 到产品化程度，中、大功率质子交换膜燃料电池发电 系统的研究也取得了一定成果。
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2.1碱性燃料电池（AFC）
2.1.1 碱性染料电池简介
碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间 任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。
负极反应： 2H 2 4OH 4H 2O 4e
正极反应： O2 2H 2O 4e 4OH
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启
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质子交换类膜存在下述缺点：
(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都 非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容 易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致 成本较高；
(2)对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳 工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水 量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适 当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催 化剂中毒的难题；
（3）综合起来，氢氧燃料电池中总的电池反应为：
2H 2 O2 2H 2O