燃料电池发展现状与应用前景
碱性燃料电池技术发展现状及未来趋势分析
碱性燃料电池技术发展现状及未来趋势分析引言:碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cells,简称AFC)是一种利用氢气和氧气反应而产生电能的能源转换装置。
与其他类型的燃料电池相比,碱性燃料电池具有高效率、高能量密度和低成本等优点,因此被视为推动清洁能源技术发展的重要途径。
本文将对碱性燃料电池技术的发展现状进行分析,并探讨其未来的发展趋势。
一、碱性燃料电池技术的发展现状1.技术原理:碱性燃料电池的工作原理基于氢气和氧气通过阴极和阳极之间的氧化还原反应产生电能。
在碱性燃料电池中,水溶液中的饱和的碱金属氢氧化物被用作电解质,氢气在阴极上氧化成水,而氧气在阳极上还原成水。
碱性燃料电池采用可再生的金属氢氧化物溶液,可以实现高效的反应,并通过排除排放无害的水蒸汽。
2.实际应用:碱性燃料电池的实际应用领域众多,包括航空航天、交通运输、储能系统和移动电源等。
特别是在航空航天领域,碱性燃料电池得到了广泛应用,比如宇航员的生活保障和航天飞机的动力系统等。
3.技术进展:碱性燃料电池技术在过去几十年取得了显著的进展。
随着科学技术的不断发展和日益完善的研究方法,碱性燃料电池的效率得到了显著提高。
创新的材料、催化剂和设计思路推动了碱性燃料电池的发展,实现了更高的效能和更低的成本。
4.存在的挑战:然而,碱性燃料电池仍然面临着一些挑战。
首先,氢气的存储和传输成为制约其应用的一个问题,尚未找到高效而简便的解决方案。
其次,碱性燃料电池的运行温度较高,需要较长的启动时间。
此外,金属氢氧化物溶液的浓度限制了电池的功率密度和能量密度。
二、碱性燃料电池技术的未来趋势1.提高效率:未来碱性燃料电池技术的发展将主要集中在提高电池的能量转化效率。
科学家们正在研究新材料和催化剂,以提高反应速率和降低电池内部的能量损失。
此外,通过优化电池的结构和设计,减少电池内部阻抗,也是提高效率的重要途径。
2.降低成本:目前碱性燃料电池的成本仍然较高,限制了其商业化应用的推进。
氢燃料电池的发展现状与应用前景展望
氢燃料电池的发展现状与应用前景展望随着对环境保护意识的不断增强和能源危机的日益严峻,氢燃料电池作为一种清洁能源技术备受关注。
本文将介绍氢燃料电池的发展现状,并展望其在未来的应用前景。
一、氢燃料电池的发展现状氢燃料电池是一种利用氢气和氧气反应产生电能的设备。
其工作原理是通过将氢气经过电解质膜,在阳极释放出电子,经过外电路传输电能,再与通过氧气还原成水,从而形成闭合循环的反应过程。
目前,氢燃料电池的发展已经取得了显著进展。
首先,燃料电池的效率得到了大幅提高。
传统燃烧方式所产生的能量极低,而氢燃料电池的效率可以达到50%以上,远高于燃烧方式。
其次,氢燃料电池的成本逐渐下降。
随着技术进步和生产规模的扩大,氢燃料电池相关元件的成本逐渐降低,使其更具竞争力。
再者,氢燃料电池的可靠性和稳定性得到了提升。
通过改进电解质和材料的选择,燃料电池的使用寿命和稳定性得到了显著提升,使其成为一种可靠的能源供应选择。
二、氢燃料电池的应用前景展望1. 交通运输领域的应用在交通领域,氢燃料电池的应用前景广阔。
燃料电池汽车具有零排放、噪音低和续航里程长等优点,可以有效减少尾气排放和城市噪音污染。
目前,一些汽车制造商已经推出了氢燃料电池汽车,并在一些国家和地区进行试点推广。
未来,随着氢气的生产和储存技术的进一步发展,氢燃料电池汽车有望成为汽车行业的重要趋势。
2. 工业领域的应用氢燃料电池还可以广泛应用于工业领域。
例如:氢燃料电池可以替代传统的发电机组,提供可靠的电力供应。
同时,氢燃料电池还可以用于储能系统,存储峰谷电力以及应对突发电力需求。
在无线电信领域,氢燃料电池的高能量密度和长时间使用的特点也使其成为重要的电源选择。
3. 家庭和建筑领域的应用氢燃料电池还可以用于家庭和建筑领域。
家庭燃料电池系统可以将氢气转化为电能,为家庭提供稳定的电力供应,同时还可以利用产生的热能进行空调供暖等。
氢燃料电池系统在建筑领域的应用也会逐渐增加,为建筑物提供可靠的电力和热能,实现能源的高效利用。
燃料电池发展现状及前景
燃料电池发展现状及前景燃料电池是很有发展前途的新的动力电源,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.和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在入的,因而电池容量取决于贮存的活性物质的量;而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入的,因此,这类电池实际上只是一个能量转换装置。
这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点,但由于成本高,系统比较复杂,仅限于一些特殊用途,如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。
1 燃料电池的特点(1)能量转化效率高。
效率高达50%一60%,通过对余热的二次利用,总效率可高达80%一85%。
(2)无污染,可实现零排放。
工作过程的唯一产物是水。
(3)效率随输出变化的特性好。
部分功率下运行效率可达60%,短时过载能力可达到200%的额定功率。
(4)运行噪声低,可靠性高。
无机械运动部件,工作时仅有气体和水的流动。
(5)构造简单,便于维护保养。
模块化结构,组装和维护方便;没有运动部件,磨损之类故障少。
(6)燃料(氢气)来源广泛。
制备方法多样,可通过石油、甲醇等重整制氢,也可通过电解水、生物制氢等方法获取氢气。
(7)燃料补充方便。
可以采用甲醇等液体为燃料,利用现有的加油站系统,采用与汽车加油大体相同的燃料补充方式短时间内完成燃料的补充。
(8)环境适应性强。
它的功率密度高、过载能力大、可不依赖空气,因此可两栖使用,适应多种环境及气候条件。
2 燃料电池发展现状在日本,日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表,其战略目标是:到2010年,日本使用的燃料电池汽车达到5万辆;2020年达到500万辆;到2030年,要全面普及燃料电池汽车。
近期,日本又计划在5年内斥资2090亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池,以及氢燃料电池科技。
在美国,燃料电池电动车曾被美国前总统布什作为“氢经济”论的“法宝”大肆宣传,但2006年2月他已改变了腔调,承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法,也不是中期的解决方法,而确实是远期的方法”。
燃料电池技术的发展现状与前景
燃料电池技术的发展现状与前景燃料电池是一种能够将氢气、甲醇等可再生燃料转化成电能的技术。
与传统的化石燃料相比,燃料电池具有能量利用率高、环境友好等优势,被认为是未来能源的重要发展方向之一。
本文将探讨燃料电池技术的发展现状与前景。
一、燃料电池技术的发展历程燃料电池作为一种新型能源技术,其研究始于19世纪末。
20世纪60年代,美国NASA将燃料电池投入太空航行,这是燃料电池应用的一次重要尝试。
之后,燃料电池得到了广泛的关注和研究,各国纷纷投入大量的资金和人力进行研发,燃料电池也得到了不断的升级和改进。
二、燃料电池技术的现状目前,燃料电池技术已经进入到了实用化阶段。
燃料电池的类型有很多,最为常见的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。
其中,PEMFC是轻质、高效、响应速度快的燃料电池类型,适用于汽车、船舶和便携式电子设备等领域。
SOFC则具有长寿命、高效率的特点,适用于能源电力系统和基础设施等领域。
此外,燃料电池在微型化、高温高压等方面也有了很大的发展。
三、燃料电池技术的前景燃料电池技术的前景非常广阔。
首先,燃料电池作为一种新型能源技术,具有能源利用效率高、减少环境污染等优势,将会成为未来能源的重要组成部分。
其次,燃料电池的应用领域非常广泛,包括汽车、船舶、飞机等交通工具,以及电力系统和基础设施等方面,将会为人类社会的发展做出重要贡献。
再次,随着燃料电池技术的不断发展和提高,其成本也将随之降低,逐渐进入到商业化阶段,成为一项可持续发展的能源技术。
总之,燃料电池技术的发展历程经历了漫长的研究过程,而现在已经进入到实用阶段。
未来,燃料电池技术将会成为重要的能源组成部分,成为推动人类社会持续发展的重要力量。
同时,燃料电池技术将会在成本和性能等方面得到更多的提高和改进,成为一项可持续发展的能源技术。
燃料电池技术的发展现状与前景
燃料电池技术的发展现状与前景燃料电池技术作为一种新型的清洁能源技术,近年来受到了越来越多的关注和研究。
它将化学能直接转换为电能,不产生有害污染物,且具有高效率、无噪音、运行平稳等特点,具有极高的应用前景。
在未来的能源产业中,燃料电池技术必将成为一种不可或缺的能源形式。
本文将分析燃料电池技术的发展现状和未来的应用前景。
一、燃料电池技术的发展现状燃料电池技术还处于早期阶段,但已有了一定的发展和应用。
燃料电池可分为固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、聚合物电解质燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)等几种类型。
目前,PEMFC已经成为最为广泛应用的一种。
在国内,燃料电池技术的发展也已经取得了一定的进展。
在2019年,中国发表了燃料电池技术路线图,提出了“十三五”和“十四五”时期燃料电池技术发展的目标和计划。
同时,中国政府也出台了一系列鼓励和支持燃料电池领域的政策,如加大资金投入、制定鼓励政策等。
二、燃料电池技术的应用前景燃料电池技术在很多领域都具有广泛的应用前景。
1. 交通运输领域燃料电池技术可以广泛应用于汽车、卡车、公交车和船舶等交通运输工具中。
与传统的内燃机相比,燃料电池车辆具有更高的能效、更低的排放、更长的续航能力和更低的噪音水平。
2. 电力供应领域燃料电池技术可以为家庭、企业和机构提供电力供应。
在发电方面,燃料电池的效率和可靠性都比传统的燃煤发电和核电更高。
此外,燃料电池还可以与电网和电池储能系统相结合,实现更加智能的电力供应。
3. 工业制造领域燃料电池技术的应用也可以为工业制造业提供动力。
燃料电池可以与机器人、无人操作车辆和其他设备相结合,实现更高的效率和更少的能源浪费。
此外,燃料电池的噪音更低,也可以帮助企业满足环保要求。
4. 生活领域燃料电池技术的应用将会对人们的生活产生重要影响。
它可以用于为家庭提供热水和供暖,从而减少对化石燃料的依赖。
燃料电池技术的现状及发展趋势
燃料电池技术的现状及发展趋势随着环境保护意识的增强以及可再生能源的不断发展,燃料电池技术也逐渐走进我们的视野。
燃料电池技术是指将化学能转化为电能的一种新能源技术。
相比传统燃油车,它具有零排放、高效、清洁等优势,可谓是一种环保型的高端科技。
那么,燃料电池技术的现状和发展趋势究竟是怎样的呢?本文将从技术现状、市场前景和未来发展三个方面进行剖析。
1. 技术现状目前,燃料电池技术已经有了较大的进展,主要体现在以下三个方面:(1)电化学反应的稳定性逐渐增强燃料电池的核心部件是电化学反应膜,它的稳定性直接决定着整个燃料电池的寿命。
随着科学家们对电化学反应机理的了解越来越深入,对反应膜材料的研究和改良也取得了不小的成果。
(2)燃料电池的存储技术得到提升燃料电池的燃料一般为氢气或者甲醇等,如何有效地储存这些燃料也是燃料电池技术所面临的难题。
目前,科学家们正在研究开发一些新型的储氢或储甲醇技术,如将氢气储存于固体材料中,或者将甲醇直接储存于燃料电池的反应膜中等。
(3)生产成本有所下降从一开始的高成本,到现在的生产工艺逐渐成熟,燃料电池技术的生产成本逐渐降低。
科学家们正在不断寻求降低材料成本,提高生产效率的方法。
2. 市场前景燃料电池技术市场前景广阔,这一点早已不是业内人士的秘密。
特别是在汽车领域,燃料电池车已经成为了各大汽车厂商争相研发的领域,而其中日系汽车厂商尤为突出。
燃料电池车的优点不仅在于环保,同时在功率、稳定性等方面也有所突破。
以丰田的Mirai为例,它的最大功率达到了154马力,最大续航里程也能够达到了502公里,相比燃油车有了明显的提升。
而在价格上,基于国家对新能源的支持,燃料电池车也有了一定的降价幅度。
另外,燃料电池技术还具有广泛的适用性,可以用于移动电源、航空航天器、及家庭应用等领域。
燃料电池技术不仅可以涉足汽车领域,还可以延伸到各个领域,具有强大的市场竞争力。
3. 未来发展从技术趋势上看,燃料电池技术未来的发展方向将主要集中在以下几个方面:(1)提高燃料电池的功率密度目前,燃料电池的功率密度仍然较低,也就是说燃料电池发电效率有待进一步提升。
简述燃料电池发展现状
简述燃料电池发展现状燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置,通常由阳极、电解质、阴极和电化学催化剂组成。
燃料电池的发展已经有数十年的历史,目前已经取得了一定的进展。
下面将简述燃料电池发展现状。
首先,燃料电池技术已经逐渐成熟,特别是质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)两种型号。
PEMFC主要在低温下工作,适用于小型移动设备和小功率应用,如汽车。
SOFC则适用于高温运行,具有较高的效率和长寿命,因此主要用于大型发电系统。
其次,燃料电池技术不断取得突破。
近年来,燃料电池的性能和稳定性有了显著提高。
例如,PEMFC的功率密度已经超过2.5 kW/L,能效超过60%。
同时,SOFC已经实现了高达60%的电能转化效率。
此外,燃料电池的使用寿命也有所延长,PEMFC可以达到5000小时以上,SOFC甚至可以达到数万小时。
再次,燃料电池技术逐渐商业化。
越来越多的燃料电池产品投入市场,如汽车、公共交通工具和便携式电源等。
日本、韩国、德国和美国等国家已经建立了相应的燃料电池产业链,形成了规模化的生产能力。
此外,政府和企业也加大了对燃料电池技术研发和推广的投入。
最后,燃料电池技术在环保和新能源领域具有广阔的应用前景。
燃料电池具有高效、低污染的特点,使用氢气等清洁燃料,不产生二氧化碳等有害物质。
因此,燃料电池可以作为传统能源的替代品,减少对化石燃料的依赖,从而降低碳排放和环境污染。
燃料电池还可以与可再生能源结合,实现能源转型和可持续发展。
综上所述,燃料电池的发展现状是技术逐渐成熟,性能不断提高,商业化进程加快,并且在环保和新能源领域具有广阔的应用前景。
然而,燃料电池面临着成本高、储氢和储氧等技术难题,需要进一步研发和突破。
相信随着科技的进步和政策的支持,燃料电池在未来能够发挥更大的作用,推动能源的革新和可持续发展。
燃料电池在汽车领域中的发展及应用前景
燃料电池在汽车领域中的发展及应用前景燃料电池是一种新型的高效、环保、可持续发展的电池,具有能量密度大、使用寿命长、排放清洁、无噪音、运行稳定等优点。
因此,燃料电池在汽车领域中的发展已成为一个备受关注的热点话题。
一、燃料电池在汽车领域中的应用前景由于燃料电池车拥有“快速加氢、零排放、长续航” 的特点,因此在未来发展中,必将占据汽车市场的重要地位。
而且,燃料电池技术正在逐渐成熟,其能量密度和寿命已经满足日常使用的需求,随着燃料电池技术的不断提升,该技术将更加成熟。
二、全球燃料电池汽车市场发展现状截至目前,全球大部分国家都已投入了大量的研究经费,来推进燃料电池车的发展。
日本是燃料电池汽车的领先者,韩国和德国处于追赶的地位,美国目前的情况相对欧美亚,尚处于起步阶段,但目前的发展也是越来越迅速的。
三、燃料电池汽车技术的优缺点1、优点①环保:燃料电池的排放物只有水,与传统的燃油车相比,可以极大地减少对环境的污染。
②续航里程长:从续航角度来看,燃料电池车辆可以实现长途跋涉,甚至说可以实现数百公里的行驶距离,比传统的电动车更具可靠性。
③普及不会受到石油战争、短缺等因素的影响。
2、缺点①目前燃料电池的生产还相对高昂,且维护成本也较高。
②氢气的存储、输送等方面的技术和基础设施还不够成熟。
四、燃料电池技术的发展趋势和面临的挑战随着国内外的科学技术的不断提升和燃料电池汽车市场的发展,燃料电池技术面临不少挑战。
技术上的挑战主要集中于氢气的储存和输送,国内外目前仍在大量投入研究和开发,此外,燃料电池汽车的商业模式和政策扶持等方面,也是燃料电池技术在发展中所面临的挑战。
但这并不妨碍燃料电池的发展趋势,正如日本政府设定的目标一样,到 2030 年,日本将拥有 8.4 万台燃料电池汽车,成为全球最大的燃料电池市场。
总的来说,燃料电池汽车市场在国内外都非常广阔,随着人们意识对于全球环境及气候变化的不断提高,燃料电池的发展将呈现出重要的浪潮,因此,燃料电池技术的推广将对于整个汽车市场都具有重要的意义。
生物燃料电池行业现状分析报告及未来五至十年发展趋势
生物燃料电池行业现状分析报告及未来五至十年发展趋势一、引言生物燃料电池作为一种新兴的清洁能源技术,具有减少碳排放、无污染、高能效等优势,备受关注。
本文将对生物燃料电池行业的现状进行全面分析,并展望未来五至十年的发展趋势。
二、生物燃料电池行业现状分析1. 市场规模及发展态势生物燃料电池行业在过去几年实现了快速发展,市场规模不断扩大。
据统计,2019年全球生物燃料电池市场规模已达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
充分说明了生物燃料电池行业具有巨大的发展潜力。
2. 技术创新与进展生物燃料电池技术在过去几年也取得了重要突破。
目前,主流的生物燃料电池技术包括酶催化燃料电池、微生物燃料电池和光合作用燃料电池等。
这些技术的不断革新与进步,提高了生物燃料电池的能量转化效率和使用寿命,加速了其商业化进程。
3. 市场应用领域及商业化进展生物燃料电池在农业、交通、能源等领域具有广阔应用前景。
目前,生物燃料电池已在一些地区开始商业化应用。
例如,在农村地区,生物燃料电池被用于发电和供暖,解决了能源供应问题。
随着技术的进一步成熟和成本的降低,生物燃料电池的市场应用将进一步扩大。
4. 发展挑战与问题虽然生物燃料电池行业取得了一定的成就,但仍面临一些挑战。
首先,生物燃料电池的成本较高,限制了其规模化应用。
其次,生物燃料电池技术仍存在一定的不稳定性和可持续性问题,需要进一步改进。
此外,在政策和法规方面,对生物燃料电池的支持力度还需加大。
三、未来五至十年发展趋势展望1. 技术创新与突破未来五至十年,生物燃料电池技术将持续创新与突破。
例如,通过改进材料、提高催化效率和稳定性,进一步提高生物燃料电池的性能。
此外,新型生物燃料电池技术的涌现也将推动生物燃料电池行业的发展。
2. 成本降低与商业化随着技术的进步和规模化生产,生物燃料电池的成本将逐渐降低。
这将使得生物燃料电池更具竞争力,进一步推动其商业化进程。
预计未来五至十年,生物燃料电池将在更多领域得到应用。
燃料电池技术的发展现状及应用前景
燃料电池技术的发展现状及应用前景近年来,燃料电池技术逐渐成为了关注焦点。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置,通过氧化还原反应将电能和氧化剂、还原剂中的原子重新排列,产生电子流,从而产生电能。
由于其能有效地将化学能转化为电能,并且不会对环境产生污染,因此,燃料电池在能源领域被广泛应用。
下面我们将从燃料电池技术的发展现状及应用前景两个方面来详细解析这一技术。
一、燃料电池技术的发展现状燃料电池技术的发展历史可以追溯到1839年。
但由于其技术含量较高,所需的软硬件条件均很复杂,燃料电池的推广一直受限于制造成本,如何平衡成本和性能也一直是制约其推广应用的主要因素。
现在,燃料电池技术的应用领域不断拓展,从铂电极到新型燃料电池材料,不断有新的科学成果被推出。
随着技术的发展,燃料电池的性能也逐步提高。
根据目前的技术现状,燃料电池主要可以分为氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、二氧化碳燃料电池、固体氧化物燃料电池等几大类。
目前,氢氧燃料电池是最受关注的一类燃料电池,在汽车及它们的相关领域中应用最广,其中最出名的莫过于特斯拉电动汽车。
另外,甲醇燃料电池也在军事、应急等领域发挥了重要作用。
固体氧化物燃料电池是最具有前景的一类燃料电池,其应用能力涵盖了数十个领域。
二、燃料电池技术的应用前景燃料电池技术是一种革命性能源技术,近年来其应用领域得到了迅速扩大。
随着国内外政策及环保意识的加强,燃料电池技术的前景也愈发看好。
下面我们将从家用、交通及能源稳定三个方面来说明其应用前景:家用方面:燃料电池技术将成为未来智能家居的不二之选,将被广泛应用于生活用气和电力产生系统。
利用天然气、液化天然气等作为燃料,通过燃料电池发电机组产生电力提供个人,甚至小区和城市家庭的用电需求。
与此同时,燃料电池干燥、空气净化等领域也将成为其应用方向。
交通方面:燃料电池技术是未来交通领域节能环保发展的重要路径。
它可以替代已有的石油、轮胎极易燃等燃料,改变传统燃油车的模式,达到零排放目标,从根本上解决能源短缺、环境污染等问题。
燃料电池技术的发展现状及未来展望
燃料电池技术的发展现状及未来展望近年来,燃料电池技术成为了能源领域的热门话题。
作为一种新型的清洁能源,燃料电池的发展引起了各方面的关注。
本文将从燃料电池技术的发展现状和未来展望两个方面进行论述,以探讨这一领域的前沿动态。
一、燃料电池技术的发展现状燃料电池是一种通过将氢气或氢气源与氧气进行反应,将化学能转换成电能的装置。
它与传统的化石燃料完全不同,不仅不存在燃烧产生污染物的过程,而且还可以实现高效率、低排放及可再生等优点。
因此,燃料电池被认为是未来能源系统中最有前途的一种清洁能源。
目前,燃料电池技术的发展处于快速变化、快速发展的阶段。
随着科技的不断进步,燃料电池技术也得到了广泛的应用。
其中,最为成熟的是燃料电池轿车,如丰田的Mirai、本田的Clarity和Hyundai的Nexo等。
这些燃料电池汽车的续航里程和加注时间已经越来越接近传统汽油车,市场接受度也在逐步提高。
除了燃料电池轿车外,燃料电池技术在航空、航天、军事和家用等领域也有所应用。
在航空领域,燃料电池可以提高航空器的续航能力、减少重量,并降低空气污染。
在航天领域,燃料电池可以解决航天器长时间供电难题。
在军事领域,燃料电池可以提高军舰的续航时间、隐身能力及对电子设备的供电能力。
在家用领域,燃料电池可以被应用于家庭能源系统和户外使用。
总之,燃料电池技术正以该领域可持续发展的方式,深入渗透到各行各业中去。
二、燃料电池技术的未来展望随着全球环保意识的增强和可再生能源的日益成熟,燃料电池技术的未来前景十分广阔。
下面,我们将从三个方面,即技术、市场和政策,分别进行展望。
技术方面,未来燃料电池的发展重点主要包括三个方面:降低成本、提高效率和提高耐久性。
现阶段,燃料电池的成本仍然较高,是制约其大规模商业化的主要原因。
因此,在未来的技术研究和开发中,需要进一步降低成本,提高效率和耐久性,从而推动燃料电池技术更加广泛应用。
市场方面,未来燃料电池的应用将更加广泛。
燃料电池技术发展及应用现状综述
引言
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,它具有高效率、低污染、 灵活等诸多优点。自19世纪初燃料电池问世以来,其在交通运输、电力、便携式 设备等领域的应用潜力逐渐显现。然而,尽管燃料电池具有诸多优势,但它的商 业化应用仍然面临许多挑战。因此,本次演示将重点分析燃料电池技术的发展现 状以及探讨其未来发展趋势。
然而,尽管燃料电池技术具有巨大的应用潜力,但仍存在许多需要进一步研究和解决的问题。例如,如何降低燃料电池的成本、提高其运行效率和稳定性, 以及如何构建完善的加氢基础设施等问题。此外,对于不同类型燃料电池的选择 和应用,也需要根据具体场景和需求进行更为深入的探讨和研究。
谢谢观看
然而,尽管燃料电池具有诸多优点,但其商业化应用仍存在一些挑战。首先, 燃料电池的成本较高,尤其是贵金属催化剂的消耗。其次,当前加氢基础设施尚 不完善,制约了燃料电池汽车的推广。此外,不同类型燃料电池的运行效率和稳 定性也存在差异,需进一步优化和提升。
燃料电池技术应用前景
随着政策支持和市场需求的增加,燃料电池技术的应用前景日益广阔。在政 策环境方面,全球各国政府普遍加大了对燃料电池技术的研发和推广力度,通过 提供财政支持、税收优惠等政策措施,推动燃料电池产业的发展。例如,欧盟提 出了“清洁能源转型”计划,旨在减少对化石燃料的依赖,加大对可再生能源和 清洁能源技术的支持力度。
燃料电池技术发展及应用现状综述
01 摘要
目录
02 引言
03
燃料电池技术发展现 状
04
燃料电池技术应用前 景
05 结论
摘要
燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换技术,正日益受到全球。本次演示 将概述燃料电池技术的背景、现状以及未来发展趋势,同时分析其应用领域和优 缺点,并探讨政策环境和市场趋势对燃料电池技术发展的影响。最后,我们将基 于前文讨论的内容,得出结论并针对未来发展提出一些建议。
燃料电池技术发展现状与展望
燃料电池技术发展现状与展望一、燃料电池技术的概述燃料电池(Fuel Cell)是一种利用氢气或其他可燃气体作为燃料,通过化学反应产生电能的装置。
它与传统的化石能源相比,具有高效率、低排放、清洁环保等优点,因此被认为是未来能源领域的重要发展方向之一。
二、燃料电池技术的分类1.按照电解质类型分类:固体氧化物燃料电池(SOFC)、聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)等。
2.按照工作温度分类:高温型和低温型。
3.按照应用领域分类:交通运输领域、家庭和商业用途领域、军事应用领域等。
三、全球燃料电池技术现状1.日本:日本在聚合物电解质膜燃料电池技术上处于世界领先地位,并成立了多个相关产业联盟。
2.美国:美国在固体氧化物燃料电池技术上取得了较大进展,并在燃料电池汽车方面有较多的投资和应用。
3.欧洲:欧洲在聚合物电解质膜燃料电池技术上也有很大的发展,同时也在固体氧化物燃料电池技术上进行了一些研究。
四、我国燃料电池技术现状1.我国在聚合物电解质膜燃料电池技术上取得了一定进展,但整体水平与国际先进水平相比还有一定差距。
2.我国在固体氧化物燃料电池技术方面的研究也取得了一些成果,但产业化程度还较低。
3.我国政府对于燃料电池技术的支持力度逐渐加大,相关企业也开始积极投入到该领域的开发和应用中。
五、未来展望1.随着全球环保意识不断增强,清洁能源将越来越受到关注,因此燃料电池技术将会有更广阔的应用前景。
2.未来随着技术不断发展和成本不断降低,燃料电池汽车、燃料电池发电等应用将会逐渐普及。
3.我国在燃料电池领域的投入和研究力度也将会不断加大,未来有望成为全球燃料电池技术的重要参与者和领导者。
六、结论总体来看,燃料电池技术作为一种清洁高效的能源技术,具有广阔的应用前景。
虽然目前国际上已经有很多相关技术成果,但我国在该领域的发展也正在逐步加强。
未来,我们需要不断加大对于该领域的投入和支持,以推动我国燃料电池技术的快速发展。
近年来我国燃料电池发展的现状及趋势
近年来我国燃料电池发展的现状及趋势近年来,我国在燃料电池技术发展方面取得了重大进展,并在国内市场逐步推广应用。
燃料电池是一种新型能源技术,能够提供电力和热能,同时还具有环保、高效等优点。
本文将回顾近年来我国燃料电池的发展现状及未来趋势。
一、背景介绍燃料电池作为新能源技术之一,其研究和开发始于上世纪60年代,目前已被广泛应用于汽车、电力、航空航天等领域。
随着我国对环保、可持续发展问题的日益重视,燃料电池逐渐成为了一种备受关注的新型清洁能源。
特别是在国家政策的支持下,我国燃料电池产业步入了快速发展的轨道。
二、发展现状1.技术成熟度不断提高在技术研发方面,我国的燃料电池技术已经取得了一系列重大突破。
目前,我国已经形成了一批燃料电池产品的研发生产团队和企业,且研发成果不断涌现,技术水平逐步提高。
2.市场逐渐扩大燃料电池在全球范围内的应用及推广进程,与全世界燃料电池市场发展程度密切相关。
目前,我国的燃料电池市场正逐渐扩大,汽车、工业和家庭等多个领域均有涉及。
例如,德国的BALLARD公司在国内市场已有着广泛的应用,一些企业也已经完成了氢能站的部署和试运行。
3.重点研究领域目前,我国燃料电池的研究重点主要体现在以下几个方面:(1)多领域应用。
例如,燃料电池汽车已成为新能源汽车的重要组成部分。
(2)提高燃料电池系统效率。
燃料电池系统的效率直接影响到其应用的经济和环境效益,因此如何提高其效率成为了研究的重点之一。
(3)研究新型材料。
新型材料的研究将有助于制造更高效的燃料电池。
三、未来趋势1.燃料电池逐渐普及在国家政策的支持下,燃料电池逐渐成为新能源汽车、家庭等领域的重要组成部分,其应用前景十分广阔。
未来,随着氢气产生等制氢技术的不断提高,燃料电池的成本也将逐步降低,其性价比将会逐渐得到提高,从而进一步推动其市场应用。
2.技术发展将更加成熟我国在燃料电池技术研究方面已经取得了不俗的成就,但与世界先进水平相比,仍有一定差距。
燃料电池技术的应用前景与挑战
燃料电池技术的应用前景与挑战燃料电池技术作为一种清洁高效的能源转换方式,在解决能源和环境问题上具有巨大的潜力。
本文将对燃料电池技术的应用前景进行探讨,并同时分析其面临的挑战。
一、燃料电池技术的应用前景1. 环境友好燃料电池技术以氢气和氧气作为燃料,通过化学反应来释放能量,产生电能。
相比传统的燃烧方式,它几乎没有任何污染物的排放,不会产生有害的尾气,对环境友好。
2. 高效能源转换燃料电池技术可以将燃料直接转化为电能,能效远高于内燃机。
其转化效率一般可达到40%以上,而传统内燃机只有20%左右,因此具备更高的能源利用率。
3. 多样化的应用领域燃料电池技术可以应用于多个领域,例如汽车、航空航天、移动设备等。
特别是在汽车领域,燃料电池车辆具有零排放、快速加注、长续航里程等优势,有望成为解决车辆尾气排放和缓解交通拥堵问题的重要手段。
二、燃料电池技术面临的挑战1. 储氢问题燃料电池技术需要大量的氢气作为燃料,而氢气的储存一直是一个难题。
目前,储氢技术存在着氢气容器体积大、储氢密度低以及储氢成本高等问题,限制了燃料电池技术的广泛应用。
2. 催化剂的稳定性和成本燃料电池的关键组件之一是催化剂。
然而,传统的催化剂如铂等贵金属成本高昂,限制了燃料电池技术的商业化进程。
同时,催化剂的稳定性也是需要解决的问题,以提高燃料电池的寿命和可靠性。
3. 基础设施建设燃料电池技术的应用需要配套的基础设施支持,例如氢气生产、储存和供应设施等。
目前,全球范围内的氢气基础设施尚未完善,建设成本高昂,限制了燃料电池技术的推广。
4. 经济性和竞争力燃料电池技术相对于传统能源技术而言,目前存在经济性和竞争力方面的问题。
燃料电池设备的生产成本高,商业化应用所需的投资也较大,需要进一步降低成本并提高技术竞争力。
三、解决方案和展望1. 创新储氢技术研发新型的储氢材料和技术,提高氢气储存密度以及储氢容器的安全性和成本效益。
例如,碳纳米管、金属有机骨架等材料的应用,能够实现高效储氢并提高储氢密度。
燃料电池技术的现状与发展前景
燃料电池技术的现状与发展前景随着环保意识的增强以及对化石能源的依赖性不断减弱,新能源技术的发展逐渐成为全球范围内的热门话题。
其中,燃料电池技术作为一项非常重要的高效能源技术,备受各国政府和企业的关注。
那么,燃料电池技术的现状是怎样的?未来又有哪些发展前景呢?一、燃料电池技术的现状分析燃料电池是一种基于化学反应产生电能的新型电池。
近年来,随着燃料电池技术的快速发展,它的应用范围不断扩大。
目前,燃料电池主要用于交通工具、电力加热、微型供电等领域。
从目前全球的燃料电池技术发展情况来看,日本、欧美等发达国家和地区的企业在燃料电池技术研发方面处于领先地位。
美国通用汽车公司、日本本田汽车等企业相继推出了基于燃料电池的汽车,而欧洲燃料电池研究和开发中心(JRC)则在欧洲大规模推广燃料电池公交车。
同时,目前全球的燃料电池技术还存在一些问题。
比如,成本较高、生产难度较大等。
因此,在燃料电池技术面临的诸多挑战中,降低成本、提高效率是当前燃料电池技术发展最重要的问题。
二、燃料电池技术的未来前景展望尽管目前全球燃料电池技术还存在一些问题,但是其研发潜力和应用前景依然广阔。
预计到2030年,全球燃料电池的市场规模将会达到500亿美元以上。
作为一种高效新能源技术,燃料电池技术的未来应用前景将非常可观。
未来燃料电池将应用于更广泛的范围,包括家庭、企业、交通等领域。
而且,随着技术的不断成熟,燃料电池的成本将不断降低,而能量转换效率将会不断提高,这将进一步推动燃料电池技术的发展。
未来燃料电池技术的发展趋势和方向主要集中在以下几个方面:1、混合式动力设备的应用未来燃料电池技术将逐渐应用于混合式动力设备,例如燃料电池/锂离子电池混合系统。
这种系统能够充分发挥燃料电池的高效能源特点,同时又能够利用锂离子电池的短时间高功率输出特性,从而达到更高效的电能转换。
2、新型催化剂的研发降低燃料电池的成本是当前最为重要的问题之一。
为了解决这一问题,燃料电池中的催化剂需要不断改进和优化,以提高催化剂的效率,降低催化剂成本。
燃料电池技术的现状与前景
燃料电池技术的现状与前景随着世界上的人们对环境保护意识的逐渐加强,燃料电池技术逐渐成为了人们优先考虑的清洁能源之一。
燃料电池是指将化学能转化为电能的装置,采用氢和中性燃料作为其燃料。
作为一种全新的类型的能源转换方式,燃料电池克服了光伏能和风能等能源的缺点,具有高效、环保、经济、稳定等优点。
虽然燃料电池技术还有很多的限制,但是它的应用前景还是非常广阔的。
本文将从燃料电池技术的现状入手,并探讨下燃料电池技术的前景,以及存在的挑战。
一. 燃料电池技术的现状1. 原理燃料电池发电原理主要是利用一些易于氧化还原的物质,例如氢,将化学能转化为电能。
这个过程中,化学反应的能量转化为电能转换效率高、环保、稳定,对环境的影响很小。
2. 种类目前燃料电池主要有碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、聚合物电解质燃料电池、直接甲醇燃料电池几种主要类型。
随着对原材料价值的理解和现代化科技的进步,燃料电池逐渐得到了广泛的应用,将会有更多类型的燃料电池问世。
3. 应用领域随着环保的思想与要求以及市场需求的不断增加,燃料电池技术在许多领域得到了广泛的应用,例如汽车、电池储能系统、无线通讯及卫星和空间技术等方面。
其中,现阶段最有前途的应用领域是汽车。
二. 燃料电池技术的前景1. 适用面的扩大燃料电池具有高效、环保、经济等特点,适用面不仅局限于汽车行业,还包括制造业、工业、能源储存等多个领域。
因此,燃料电池技术的前景非常广泛。
2. 提高能源利用效率燃料电池技术在利用化学能产生电能的过程中,化学反应的能量转化为电能,转换效率大幅提升,与一般化石燃料相比,燃料电池具有更高的能量利用效率。
3. 减少污染排放燃料电池是一种高效、环保、经济、稳定的能源转换方式,因其产生的电能为零污染排放的环保能源,同时在使用过程中,不会产生二氧化碳等有害气体,能够减少环境污染和空气质量的破坏。
三. 燃料电池技术存在的挑战1. 成本高燃料电池技术目前还相对于汽车工业和其他领域的需求量来说是非常昂贵的。
燃料电池的经济性与市场前景分析
燃料电池的经济性与市场前景分析在当今能源领域,燃料电池作为一种新兴的能源转换技术,正逐渐引起人们的广泛关注。
燃料电池具有高效、清洁、安静等诸多优点,被视为未来能源体系中的重要组成部分。
然而,要实现燃料电池的广泛应用,其经济性和市场前景是两个至关重要的因素。
燃料电池的工作原理是通过化学反应将燃料(如氢气、甲醇等)的化学能直接转化为电能,而不经过燃烧过程,因此能量转换效率较高。
与传统的内燃机相比,燃料电池在能源利用效率方面具有明显的优势。
然而,目前燃料电池的成本仍然较高,这在一定程度上限制了其大规模商业化应用。
从成本构成来看,燃料电池的主要成本包括材料成本、制造成本和运行维护成本。
燃料电池中的关键材料,如催化剂、质子交换膜等,价格较为昂贵。
同时,燃料电池的制造工艺复杂,需要高精度的设备和严格的生产环境,这也增加了制造成本。
此外,燃料电池在运行过程中需要定期维护和更换部件,这也带来了一定的运行维护成本。
为了降低燃料电池的成本,科研人员和企业正在从多个方面进行努力。
在材料方面,研发新型的催化剂和质子交换膜,以降低材料成本并提高性能。
在制造工艺方面,通过优化生产流程、提高生产效率和规模效应来降低制造成本。
同时,加强燃料电池的耐久性研究,减少运行维护成本,也是降低总成本的重要途径。
除了成本因素,燃料电池的经济性还需要考虑其使用成本和效益。
以氢燃料电池为例,氢气的制取、储存和运输成本是影响其使用成本的重要因素。
目前,氢气的制取主要有化石能源重整、水电解等方法,其中化石能源重整制取的氢气成本相对较低,但存在碳排放问题;水电解制取的氢气虽然清洁,但成本较高。
因此,开发高效、低成本的氢气制取技术是降低燃料电池使用成本的关键。
在效益方面,燃料电池的高效能和低排放特性可以为用户带来显著的经济效益和环境效益。
例如,在交通运输领域,燃料电池汽车相比传统燃油汽车具有更高的能源利用效率,可以降低燃料消耗成本。
同时,燃料电池汽车的零排放特性有助于减少环境污染,符合日益严格的环保要求。
燃料电池技术的前景与挑战
燃料电池技术的前景与挑战燃料电池技术的发展一直备受关注,被认为是解决能源和环境问题的创新解决方案。
燃料电池技术利用可再生能源制造电能,并在过程中产生的是水蒸汽,而不是有害的排放物。
然而,尽管燃料电池技术有许多优势和潜力,但仍然存在一些挑战需要克服。
本文将探讨燃料电池技术的前景以及面临的挑战。
一、燃料电池技术的前景1. 清洁能源燃料电池技术使用氢气和氧气反应产生电能,而唯一的副产物是水蒸汽。
相比传统燃烧方式,燃料电池几乎没有任何有害物质的排放,对环境非常友好。
这种清洁能源的使用将有助于减少空气污染和气候变化的影响。
2. 高效能源利用燃料电池的能量转换效率比燃烧内燃机更高。
燃料电池能够将燃料中的化学能直接转化为电能,而不像传统发动机那样需要经过热能和机械能的转换。
因此,燃料电池技术可以更有效地利用能源资源。
3. 多种应用潜力燃料电池技术适用于各种应用领域,包括汽车、航空航天、能源存储和备用电源等。
在汽车行业,燃料电池汽车具有零排放、长续航里程和快速加油等优势,有望成为未来汽车的主流选择。
二、燃料电池技术面临的挑战1. 氢气供应燃料电池技术需要大量的氢气作为燃料。
然而,氢气的生产和供应仍然是一个具有挑战性的问题。
目前,氢气主要通过化石燃料进行制造,这与燃料电池的环保理念相冲突。
因此,开发可持续的氢气制造和供应链是燃料电池技术发展的关键。
2. 储能技术燃料电池系统具有较低的能量密度,需要有效的储能技术来满足不同应用领域的需求。
目前,燃料电池系统的储能技术还面临着体积大、成本高等问题。
因此,开发高效、轻巧、廉价的储能技术是燃料电池技术发展的重要挑战。
3. 经济性燃料电池技术的成本仍然很高,限制了其在市场上的推广和应用。
燃料电池的核心部件和材料如氢气供应装置、氧气机械泵、电解质膜等的制造成本较高,影响了整体系统的经济性。
因此,降低燃料电池系统的制造成本是发展燃料电池技术的重要课题。
4. 健康与安全燃料电池系统涉及氢气的存储和输送,对健康与安全具有一定的风险。
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燃料电池发展现状与应用前景摘要: 介绍了各种类型燃料电池( 碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池及质子交换膜燃料电池) 的技术进展、电池性能及其特点。
其中着重介绍了当今国际上应用较广泛、技术较为成熟的磷酸燃料电池和质子交换膜燃料电池。
对燃料电池的应用前景进行探讨, 并对我国的燃料电池研究提出了一些建议。
关键词: 燃料电池; 磷酸燃料电池; 质子交换膜燃料电池燃料电池有多种类型, 按使用的电解质不同来分类, 主要有碱性燃料电池(AFC) 、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 、固体氧化物燃料电池( SOFC) 、磷酸燃料电池( PAFC) 及质子交换膜燃料电池( PEMFC) 等。
1 各种燃料电池发展状况1. 1 碱性燃料电池(AFC)20 世纪50 年代起美国就开始对碱性燃料电池进行研究, 并在60 年代中期成功地用于Apollo 登月飞行。
AFC 的优点在于除贵金属外, 银、镍以及一些金属氧化物都可以作电极催化剂, 它的阴极性能也比酸性体系要好, 而且电池的结构材料也较便宜。
缺点在于对CO2 和N2 十分敏感, 故不适用于地面。
在国外, 将AFC 用于潜艇及汽车的尝试已不再继续, 目前AFC 主要用作短期飞船和航天飞机的电源。
中科院长春应用化学研究所1958 年就开始研究培根型燃料电池。
60 年代初开展碱性石棉膜型燃料电池的研究, 1968 年承担航天用碱性石棉膜型燃料电池的研制。
中科院大连化学物理研究所在60 年代初也开始研究碱性石棉膜型燃料电池。
70年代初承担了航天用碱性石棉膜型燃料电池的研制, 研制成两种类型的电池。
80 年代初, 研制了潜艇用20kW的大功率碱性石棉模型燃料电池样机。
1. 2 熔融碳酸盐燃料电池( MCFC)MCFC 的电解质由Li2CO3 和K2CO3 组成, 工作温度在650 e 左右, 阴极、阳极电化学反应快, 无需贵金属催化剂。
由于在较高温度工作, 可以对天然气、煤炭气化燃料进行内部重整, 直接加以利用。
不需要复杂昂贵的外重整设备。
另外, 燃料转换效率高, 余热利用效率也较高。
但MCFC 在高温下长期工作时电解质损失造成的电池失效、隔板腐蚀对电池寿命的影响, 以及镍电极缓慢溶解所造成的性能下降都是有待解决的课题。
由美国能源研究公司(ERC) 建造, 使用内部重整的2MWMCFC 装置已经安装在加利福尼亚并入电网运行了720h, 供电1710MWh, 1997 年3 月停运,为建造和运行这类电站提供了宝贵经验。
日本熔融碳酸盐研究协会在日本月光计划和新日光计划的支持下, 一个1000kW系统正在组装以评价此技术。
长春应用化学研究所于90 年代初开始研究MCFC, 在LiAlO2 微粉的制备方法和利用金属间化合物作MCFC 的阳极材料等方面取得了很大的进展。
大连化学物理所从1993 年起在中科院资助下开始研制, 自制LiAlO2 微粉制造的MCFC 单体电池性能已达国际80 年代初的水平。
1. 3 固体氧化物燃料电池( SOFC)SOFC 工作温度高达1000 e , 反应速度快, 不需要贵重金属做催化剂, 不存在电解质腐蚀金属问题。
碳氢化合物燃料可自动在燃料电池内部重整, 并迅速地在电极上被氧化, 燃料中杂质对电池的性能、寿命影响均很小。
其燃料转换效率高, 高温余热可很好利用, 从而提高燃料的总利用效率。
SOFC 可以与燃气轮机相结合, 即用燃料电池的动力代替燃气轮机的燃烧段, 总效率可望达到60%~ 70% 。
SOFC 的主要问题是固体氧化物电解质所用的陶瓷材料脆性大, 目前仍很难制造出大面积的固体电解质膜, 这严重制约了建造大功率SOFC。
另外, SOFC 还存在诸如电流密度小、电压降高、制造工艺复杂、成膜设备昂贵等问题。
美国、丹麦、荷兰、日本等国都很重视SOFC, 其中美国西屋(Westinghouse) 公司的研究工作较为突出, 研制的25kW的SOFC 电池组已经通过了长期示范试验, 建造在荷兰的100kW示范装置也已于1997年启用, 250kW至7MW发电装置的建设正规划中。
中科院上海硅酸盐研究所1971 年就开始进行了SOFC 电极材料和电解质材料的研究。
吉林大学于1995 年在吉林省计委和国家计委的资助下进行SOFC的研究, 研制成功的单体电池电压达到1.18V, 电流密度400mA/ cm2。
1. 4 磷酸燃料电池( PAFC)磷酸燃料电池采用H3PO4 液体做电解质, 发电效率为35% ~ 43%, 工作温度180 e 。
由于工作温度降低, 反应速度慢, 因此需要使用贵重金属Pt 做催化剂。
PAFC 基本元件有阳极、阴极和电解质, 单电池之间由隔板连接。
磷酸燃料电池的特点如下:( 1) 发电效率在35% ~ 43% 之间, 大容量电站效率较高些。
热电联供时, 总效率为71%~ 85% 。
( 2) 洁净、对环境污染小, 没有( 或很小) 转动部件, 振动和噪声污染也很小。
( 3) 随着技术不断改进, PAFC 电站, 特别是50kW和200kW 电站, 其无故障连续运行时间不断加长。
例如美国ONSI 公司的200kWPC225 发电装置投运时间已超过37000h, 可用率超过95% , 接近商业化目标要求的40000h。
( 4) 满负荷运行可达到40000h, 电池的输出电压的降低不大于10%。
( 5) 装置紧凑, 检修空间小, 维修困难。
( 6) PAFC 电站可以使用各种气态或液态燃料,主要是使用天然气或液化天然气, 也可以使用液化石油气、甲醇、煤油、沼气等。
(7) 降低造价与技术的改进、标准化和大规模生产分不开。
ONSI 公司1995 年推出的PC25C 型PAFC 装置的制造成本为3000$ / kW, 而后推出的PC25D型的成本降至1500$ / kW, 体积减小1/ 4, 重量仅为14t。
但PAFC 电站造价的进一步降低仍需长期努力。
美国最早在60 年代后期就开始对PAFC 进行评价研究, 是最早发展PAFC 电站技术的国家, 而日本是PAFC 电站技术发展最快的国家, 它仅用10~15a 时间就与美国并驾齐驱。
1991 年东京电力公司在五井火力发电厂内建成了当时世界上功率最大的12MW PAFC 发电站。
目前PAFC 技术已公认为可用于热电联供的、具有高度可靠性的发电装置, 特别在象医院、监狱、旅馆等对安全供电要求特别高的场合有着很好的应用前景。
而在国内PAFC 的研究工作目前尚处于空白状态。
1. 5 质子交换膜燃料电池( PEMFC)PEMFC是继AFC、PAFC、MCFC、SOFC 之后迅猛发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的新一代燃料电池。
但在历史上,PEMFC实际上是最先得到应用的燃料电池。
早在60 年代初, 美国航空航天局曾7 次成功地将PEMFC用于双子座飞船。
但由于稳定性及导电性均差, 使用寿命仅500h。
虽以后采用全氟磺酸膜(Nafion) ,解决了电池寿命和水污染的问题, 但仍让位于碱性燃料电池(AFC) , 导致其研究长时间处于低谷。
直至80 年代, 加拿大Ballard 公司注意到PEMFC 可在室温下快速启动, 作为移动动力电源的潜力, 又开始进行PEMFC 的研究。
在美国、加拿大等国科学家们的努力下,PEMFC 取得了突破性进展。
质子交换膜燃料电池( PEMFC) 由若干单电池串联而成。
单电池由表面涂有催化剂的多孔阳极、多孔阴极和置于其间的固体聚合物电解质构成, 其工作原理如图1 所示。
图1 质子交换膜燃料电池工作原理PEMFC之所以成为当前国际上燃料电池研制、开发的热点, 是基于以下几个突出的优点: 工艺结构简单, 开发投入相对较少; 可室温下快速起动投入运行; 不使用腐蚀性电解液,安全可靠; 按负载要求, 系统规模可大可小; 比功率高, 特别适用于军用或民用的可移动电源及电动车辆; 发电时无噪声, 而且红外信号很弱, 在军事领域有着极其重要的用途。
目前在PEMFC 研究中存在的主要技术关键为:¹Pt/ C 催化剂的制备: 制备Pt 高度分散的电催化剂是减少Pt 用量和降低电池成本的重要途径; º电极、膜三合一制备工艺: 电极与膜采用热压合减小接触电阻, 电极内全氟磺酸树脂与膜熔合, 提供H+通道, 提高Pt 利用率; » 电极扩散层的制备工艺;¼电池组内平衡与热平衡: 对于高电流密度PEMFC电池组, 是实现稳定运行的关键; ½氢的安全储存、供给以及富氢燃料的转化。
国际上有多家公司和科研机构对PEMFC 进行研究, 如加拿大的Ballard 公司、德国的Siemens 公司、意大利的DeNor 公司以及美国的Los Alamos 国家实验室等。
目前PEMFC 本体技术已趋于成熟, 其关键部分) ) ) 质子交换膜已达到商品化阶段。
加拿大的Ballard 公司为加拿大国防部建造的45kW质子交换膜燃料电池潜水艇已于1996 年底完成, 并计划在2003 年建成一艘212 级300kW 质子交换膜燃料电池潜水艇, 能提供8 节的巡航速度。
此外该公司成功开发了以天然气为燃料的35kWPEMFC 热电联供系统。
大连化学物理所从1994 年起, 开始PEMFC 的电极研究工作, 现已成功地将电极Pt 含量降至0.08mg/ cm2。
采用自制电极与Nafion 112 膜组装的单电池性能远远优于美国E2TEK 公司的电极Pt 催化剂。
该所利用多年AFC 研究的技术积累, 在研究了Pt/ C 电催化剂与电极制备工艺, 膜电极三合一组件制备和其间水分布与传递, 在电池组内增湿、密封与组装工艺基础上, 于1998 年组装了kW级PEMFC 电池组。
该电池组输出功率为1kV 时, 电池放电电流密度为308mA/ cm2, 平均电压为0. 75V, 输出功率为1. 5kW时, 放电电流达到480mA/ cm2, 电池平均电压达0. 7V。
1999 年9 月大连化学物理所研制成功了5kW的PEMFC 电池组, 该电池组由74 节单电池组装而成。
2 加速发展我国的燃料电池技术目前燃料电池虽然由于成本昂贵、技术尚未完全成熟而无法得以广泛应用, 但以其具清洁、高效、无污染等优点必将拥有广泛的应用前景。
尤其是质子交换膜燃料电池( PEMFC) 具有高功率、低温运行、快速启动、无噪声等特点, 使其在电动汽车、航天、军事等领域有着极其重要的应用。
与国外相比, 我国的燃料电池研究水平还比较低, 其原因有: ¹ 70 年代我国研制的航天用AFC 与国外的差距还很小, 但此后由于种种原因停止了对燃料电池的研究工作, 直到90 年代初才重新开展燃料电池的研究工作, 致使我国燃料电池的研究水平大大落后于国外;º现在对燃料电池的研究的投入还不够, 大多仅依靠国家自然科学基金会的少量资助。