燃料电池概述

水的分解 电
电
氧气
氧气
氢气
氢气
燃料电池的化学反应
电
燃料电池的示意图
实体构造
H2注入口
构造
多个电池组合可以得到更高的输出电压。
使用燃料电池作动力的汽车
燃料电池汽车
不久
前，日产
汽车公司
向神奈川
城市交通
公司交付
了以氢燃
料电池为
动力的新
款X-
TRAIL
（奇骏）
燃料电池
车。
我国研究的最新报道
从同济大学获悉，具有中国完全自主知识 产权、自主品牌的第四代燃料电池汽车近 日研制成功。该车最高时速可达150公里以 上，百公里加速时间也从之前的19秒缩至 15秒，加一次氢气更是可以持续行驶超过 300公里。 （东方早报 韩晓蓉 2007-09-12 ）
利权，使燃料电池实用化。 1966年，阿波罗宇宙飞船使用燃料电池登月 1972年，美国开始民用燃料电池开发
实用化研究全面开展，家用能源，汽车用动力等
与火力发电的比较
燃料电池发电
燃料的 化学能
燃烧
直接变换
热能 热机 机械能 发电
电能
火力发电
简单，节能，噪音低，成本低，能效高
特长
无废弃物，环保 发电效率高，与传统的热力发电不同，直
接把化学能转化为电能（约40%） 废热也可以利用（约40%） 环境友好，生成物只有水，没有CO2和氮化
合物，硫化物等 低噪音 低成本
燃料电池的种类
原料
工作气体 电解质
固体高分子 磷酸型 型(PEFC) (PAFC)
煤气，液化 煤气，液
石油气
化石油气
氢气
氢气
阳离子交换 磷酸 膜
工作温度 常温~90oC 约200oC
海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用 取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电 能的。我们知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，为获得这部分氧， 科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的 微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生
燃料电池 Fuel Cells
绿色电池
背景
1801年，德比(英国)发明了燃料电池原理 1839年，William Robert Grove（英国）燃料电池发电成
功 1889年，由Ludwig Mond 和Charles Langer （试图用工
业煤气制造实用装置）使用Fuel Cell 1932年，剑桥大学 Bacon 开始研究 1952年，Bacon 获得成功（专利获得） 1958年，飞机制造商Pratt&Whitney获得使用Bacon的 专
发电输出 ~50kW
~1000kW
(发电效率) (35~40%) (35~42%)
开发现状 实用化
实用化
用途
家用，汽车 业务用， 小型业务用 工业用
熔融碳酸盐 型(MCFC) 煤气，液化 石油气
氢气, CO 碳酸锂 碳酸钾
约600oC 1~10万kW
(45~60%) 研究阶段
工业用，分 散电源
固体电解质 型(SOFC) 煤气，液化 石油气 氢气，CO 氧化锆
电能。两极反应为： 负极：（Al）：4Al－12e＝4Al3＋
正极：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e＝12OH－ 总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓
海洋电池的特点
海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海 洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时， 把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20～ 50倍。 电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的 麻烦。即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根 据实际需要而定。 海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常了 作。海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海 洋用电设施的能源新秀。
约1000oC 1~10万kW (45~65%) 研究阶段 工业用，分 散电源
燃料电池Biblioteka Baidu原理
燃料电池虽被称为电池，更贴切的话应该 叫发电装置，它同普通的干电池不同，不 用废弃，只要有氧气和氢气（燃气） ，就 可不断地发电。
其原理是水的电解的逆过程。电解是将水 电解生成氢气和氧气，相反，燃料电池是 利用氢气和氧气进行电化学反应而发电。
我国研究的最新报道
1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋 电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。海洋电池彻底改变 了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池，如锌锰电池、锌 银电池、锌空（气）电池等。这些电池体积大，电能低，价格高。二 是先充电后给电的二次性电源，如铅蓄电池，镍镉电池等。这种电池 要定期充电，工作量大，费用高。
总结
利用反应 H2 + O2 氢的来源，氢的储存
2H2O 作电池
在电池中平稳的发生反应（催化剂，功能膜）
技术