燃料电池ppt课件

与传统概 念的电池
比较
• 燃料电池具有的特点
刘润茹 , 王德军.燃料电池工作原理及性能研究[J].长春大学学报,2004，14（024）.
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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
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。
• (3)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
• (4)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
• (6)适当的性能／价格比
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质子交换膜PEM
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双极板
作用： 分隔反应气体、收 集电流、将各个单 体电池串联起来、 为反应气进入电极 和水的排出提供通 道。
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
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制约PEMFC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 要求燃料电池堆具有 3000~5000h的运行寿 命。
• 固体氧化物型燃料电池（SOFC）：采用固态电解
质
• 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
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体系 特点
不同点
燃料电池
电池
完全不封闭体 大多数是完全封闭体系
Fra Baidu bibliotek
系
（特例如：锌-空气电池）
只是供能设备
既是供能设备又是储能设 备，方便携带
功能
可持续供电
充电要电网的支持！
相同点
公共汽车燃料电池发动 机要求燃料电池堆具有 20000h以上的运行寿 命
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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）
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质子交换膜PEM
• (1)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
• (2)气体(尤其是氢气和氧气)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．造成 电极局部过热．影响电池的库仑效率
燃料电池的发展现状
PEM：质子交换膜燃料电池；
DMFC：直接甲醇燃料电池；
SOFC：固体氧化物燃料电池； MCFC：熔融碳酸盐型燃料电池；
AFC：碱性燃料电池；
PAFC：磷酸盐型燃料电池
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• 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
• 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。
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• （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，或是作为小 区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适
输出电能都来自电化学反应 供电时都比较安静 绿色环保
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纪秀磊，话说能源[J].说说燃料电池,2011(11).
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PEMFC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
• （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。
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• 按电解质划分有5个种类：
• 碱性燃料电池（AFC）：采用氢氧化钾溶液作为
电解液
• 磷酸盐型燃料电池（PAFC）：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（MCFC）：采用熔融态碳 酸盐作为其电解质
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质子交换膜燃料电池的使用寿命短 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 FCV难以实现产业化。
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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。