燃料电池介绍应用论文
燃料电池技术3篇
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燃料电池技术第一篇:燃料电池技术的基本概念燃料电池是一种将化学反应能直接转化为电能的新型电池,可以清洁高效地产生电能,被认为是未来能源产业的重要方向之一。
燃料电池的基本原理是将燃料和氧气经过一系列反应,生成电能、水和少量废气。
与传统的化石燃料燃烧产生大量废气的方式不同,燃料电池具有环保、高效、安全等优点,因此在航空航天、交通运输、建筑等领域得到广泛应用。
燃料电池的种类根据不同的工作原理和反应物种类分为多种类型,如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池等。
其中,质子交换膜燃料电池是目前应用最广泛的一种燃料电池,其工作原理是采用离子交换膜将氢气和氧气分别引导到阳极和阴极,通过氢离子和电子的转移反应,产生电能和水。
另外,燃料电池作为一种颠覆性的能源技术,其经济性也备受关注。
目前,燃料电池的成本较高,仍需要进一步降低成本。
但随着技术的不断进步和产业规模的不断扩大,燃料电池的生产成本将逐渐降低,应用范围和市场前景也将不断扩大。
总之,燃料电池技术的发展将不断推动人类向清洁、高效、可持续的能源转型,具有重大的战略意义和发展前景。
第二篇:燃料电池技术的发展现状燃料电池作为一种新型能源技术,近年来得到了越来越广泛的关注和应用。
目前,燃料电池技术在交通运输、航空航天、建筑、能源储存等领域已经取得了诸多成功的应用案例,取得了显著的经济、社会和环保效益。
目前,燃料电池技术的发展主要存在以下几个方面的问题:1. 成本高。
燃料电池的成本较高,主要原因是材料成本和制造工艺成本等因素。
此外,燃料电池的寿命和性能等方面的稳定性还需要进一步改进。
2. 储氢问题。
燃料电池技术需要氢气作为燃料,但氢气储存和运输存在较大的安全风险和技术难度,需要进一步解决。
3. 市场应用问题。
目前,燃料电池技术的市场应用主要受到领域限制。
虽然在交通运输、航空航天、建筑等领域有较好的应用前景,但由于成本高、技术不稳定等原因,难以在大规模应用中替代传统能源。
燃料电池论文
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机自1005 白阳 1010311001燃料电池的发展燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。
近20多年来,燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。
美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂和质子交换膜燃料电池电厂。
燃料电池的结构与普通电池基本相同,有阳极和阴极,通过电解质将这两个电极分开。
与普通电池的区别是,燃料电池是开式系统。
它要求连续供应化学反应物,以保证连续供电。
其工作原理:燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成,燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电流。
由于FC具有不受卡诺循环限制,能量转换效率高,燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定,环保问题少,负荷应答速度快,运行质量高等优点,在50~60年代呈现第一个研制高峰,那时侧重于发展碱性FC,尽管后来未曾象预期的那样在交通工具及大型电厂获得应用,但是FC在航天飞行中取得的成功足以证明它所具有的突出优点。
70年代初,由于投资减少,FC研究进入低潮。
70年代末,由于材料科学的进展和世界性的能源紧缺,开发新的发电技术,提高石油、天然气和煤炭等矿物燃料的利用率又成为人们关注并具有深远意义的课题,这样FC研究又呈现第二个高潮,此时则侧重于发展磷酸盐燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。
现在,燃料电池作为继水力、火力和原子能之后的第四代电源止受到世界的瞩目。
熔融碳酸盐燃料电池主要是由阳极、阴极、电解质基底和集流板或双极板构成:(1)阳极MCFC的阳极催化剂最早采用银和铂,为降低成本,后来改用了导电性与电催化性能良好的镍。
但镍被发现在MCFC的工作温度与电池组装力的作用下会发生烧结和蠕变现象,进而MCFC采用了Ni-Cr或Ni-Al合金等作阳极的电催化剂。
新型微型燃料电池的研究与应用
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新型微型燃料电池的研究与应用随着科技的发展和人们生活水平的提高,能源问题越来越引起人们的关注。
传统能源的消耗导致能源短缺和环境污染,因此寻找一种新型、清洁的能源成为当今社会的热点研究之一。
新型微型燃料电池就是其中一种备受关注的可再生能源。
一、燃料电池简介燃料电池是一种通过化学反应产生电能的装置。
燃料电池的工作原理是利用一种氧化剂将燃料氧化,形成水和二氧化碳等产物,并释放出电子。
然后电子通过外电路流动产生电能而驱动电器。
燃料电池与电池不同,它不需要储存电能或者加电解液来维持反应,只需提供足够的燃料和氧气。
使用燃料电池的好处在于它是一种高效且环保的可再生能源。
二、新型微型燃料电池的特点新型微型燃料电池是近年来发展起来的一种低功率、高效率的燃料电池。
与传统燃料电池相比,新型微型燃料电池具有体积小、重量轻、功率密度高等优点。
其工作温度和压力等条件都比较温和,所以不需要采用昂贵的材料和技术,制造成本比较低。
此外,新型微型燃料电池具有环保、安全等优点,可以应用于移动终端、智能卡、嵌入式电子设备等领域。
三、新型微型燃料电池的研究现状目前,新型微型燃料电池的研究方向主要集中在燃料电池材料、结构设计、反应机理和应用等方面。
在燃料电池材料方面,研究人员正在寻找更高效的催化剂、更稳定的电解质以及增强燃料电池化学稳定性的材料。
燃料电池的稳定性是使用寿命的重要衡量标准,因此研究人员不断尝试改进材料的稳定性。
在结构设计方面,越来越多的燃料电池设计采用微重力技术和微机电系统技术,来降低燃料电池的体积和重量,提高燃料电池的功率密度。
这些技术的应用也大大增强了新型微型燃料电池的实用性和可靠性。
在反应机理方面,研究人员正在探索更高效的催化反应路径和提高电子传输能力。
同时,在燃料的选择上,也需要考虑其安全和环保性。
在应用方面,新型微型燃料电池已经被应用在智能穿戴设备、无人机、定位设备等方面。
这些应用中,燃料电池有着强大的实用性,不但可以提供长时间的电源供应,还有利于减轻设备的负担,降低能源成本。
新型燃料电池的研究与应用
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新型燃料电池的研究与应用一、燃料电池简介燃料电池是一种将氢气或其他一些燃料(如甲醇、乙醇等)的化学能转换成电能的装置。
燃料电池是一种清洁的、高效的能源转换技术,主要应用在移动设备、汽车和住房等领域,是未来能源领域的一个重要方向。
燃料电池相对于传统电池的优势在于,它们的能源密度更高,可以在更长时间内持续运作。
而且,燃料电池的排放只是水和热能,因此它们是一种非常清洁和环保的能源。
二、新型燃料电池的研究1. PEM燃料电池PEM燃料电池是一种利用质子交换膜作为电子分离和传输媒介的燃料电池。
PEM燃料电池主要应用于移动设备、汽车和船舶等领域。
由于它们的反应速度快、效率高、可调节输出功率、能够在低温下工作等特点,因此成为燃料电池研究的一个重要方向。
2. 固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池是一种利用氧离子作为电荷载体的高温燃料电池。
它们的工作温度通常在600°C至1000°C之间,其主要优点包括高效率和高功率密度。
但它们的制造需要高温处理,制造成本较高,因此尚未得到广泛应用。
3. 革命性燃料电池由于传统燃料电池需要使用贵重金属催化剂来加速反应速度,这导致了成本高昂的问题。
因此,新型燃料电池的发展旨在解决这个问题。
最近,研究人员在使用金属-有机框架(MOF)在无催化剂的条件下促进燃料电池反应的过程中,取得了重大的突破。
这些革命性的燃料电池可以将氢气转换成电能,并且在没有贵重金属的情况下效率仍然非常高。
三、新型燃料电池的应用1. 汽车燃料电池汽车是一种使用燃料电池作为动力来源的电动汽车。
与传统汽车相比,它们的性能更加出色,可以在更长时间内驱动,而且它们排放的是水而不是有害气体,因此是一种非常清洁和环保的能源。
但是,目前燃料电池汽车的制造成本依然较高,因此它们的普及还需要一定的时间。
2. 移动设备移动设备通常需要更小、更轻、更可靠的电源,燃料电池可以满足这些需求。
相比于传统电池,燃料电池的能量密度更高,更加轻巧,因此适用于某些特殊的移动设备,如无人机、机器人、手持终端等。
燃料电池的用途范文
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燃料电池的用途范文燃料电池是一种通过将燃料(如氢气)和氧气反应来产生电能的装置。
它不同于传统化石燃料的燃烧方式,而是通过直接将燃料与氧气进行化学反应来产生电能。
燃料电池的用途非常广泛,下面将介绍几个主要的应用领域。
第一个应用领域是交通运输。
燃料电池车辆被认为是一种环保、高效、可持续的替代传统燃油车辆的选择。
燃料电池车辆使用氢气作为燃料,通过与氧气反应来产生电能驱动电动机。
与传统燃油车辆相比,燃料电池车辆具有零排放、低噪音、高效能等优点。
目前,燃料电池车辆已经在一些国家和地区开始商业推广,并且有望在未来成为主流交通工具。
第二个应用领域是电力供应。
由于燃料电池可以直接将燃料转化为电能,所以它可以作为电力供应系统的一种重要技术。
特别是在一些偏远地区或无法接入传统电网的地方,燃料电池系统可以提供可靠的电力供应。
此外,燃料电池还可以作为备用电源或应急电源使用,保证电力的连续性和可靠性。
第三个应用领域是航空航天。
传统的航空航天发动机需要燃烧大量的燃料来产生推力,而燃料电池可以通过直接与氧气反应来产生电能,从而驱动飞行器。
与传统发动机相比,燃料电池发动机具有低噪音、零排放的优点,有望在航空航天领域得到广泛应用。
目前,一些国家已经在研发燃料电池飞行器,并计划将其用于无人机、小型飞机等领域。
第四个应用领域是便携式电子设备。
如今,移动手机、平板电脑等小型电子设备已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而,这些设备的电池寿命往往不能满足人们的需求。
燃料电池可以提供长时间的电力供应,极大地延长了电子设备的使用时间。
因此,燃料电池被认为是未来便携式电子设备的一项重要技术。
第五个应用领域是工业生产。
在一些工业生产过程中,需要大量的热和电力供应。
燃料电池可以提供高效的热电能转换效率,可以帮助降低能源消耗和减少环境污染。
特别是在一些要求高温和高电压供应的生产过程中,燃料电池可以发挥重要作用。
因此,燃料电池在工业生产领域有着广阔的应用前景。
化学论文——氢氧燃料电池及其在汽车领域的应用

琳琅满目的化学电源——氢氧燃料电池hydrogen oxygen fuel cell氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的,将氢氧反应的化学能转化为电能的燃料电池,它可以在较低的工作温度下把氢氧反应在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。
氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最佳燃料。
同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。
氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。
单体电池的工作电压一般为0.8~0.97伏,为了满足负载所需的工作电压,往往由几十个单体电池串联成电池组。
一、工作原理氢氧燃料电池工作时,向阳极和阴极分别输入氢气和氧气(或空气),氢气和氧气在电极与电解质间的界面上发生电极反应,同时向外电路输出电流。
二、电极反应若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为:2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20正极为:O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为:2H2-4eˉ=4H+(阳离子)正极为:O2+4eˉ+4H+=2H2O三、优缺点1、优点(1)发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。
氢氧燃料电池的能量转换效率可高达60~80%,为内燃机的2~3倍;此外,火力发电必须达到一定规模后才具有较高的发电效率,而燃料电池的发电效率却与规模无关。
(2)发电环境友好发电时不会排放尘埃,二氧化硫,氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。
并且氢氧电池按电化学原理工作,运动部件很少。
因此工作时安静,噪音很低。
(3)动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快,无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行,它都能承受,并且发电效率波动不大,供电稳定性高。
(4)自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行,机械运动部件很少,维护简单,费用低,适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合(如空间站和航天飞机)的电源。
(5)积木化氢氧燃料电池电站采用模块结构,由工厂生产各种模块,在电站的现场集成,安装,施工简单,可靠性高,并且模块容易更换,维修方便。
燃料电池的应用与发展
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燃料电池的应用与发展近年来,燃料电池(Fuel Cell)作为一种高效、环保的新能源技术,备受人们的关注。
燃料电池跟传统的化石燃料发电方式相比,更加环保和高效,能源利用效率可达50%以上。
目前燃料电池的应用涉及交通、能源、家庭等众多领域,已经逐步成为替代传统化石燃料的重要选择。
本文探讨燃料电池的应用和发展,以及未来的发展趋势。
一、燃料电池的基本原理及分类燃料电池是指在电化学反应中以氢气或其他可燃气体为燃料,通过催化剂催化氢气与氧气发生电化学反应,将化学能转化为电能的一种新型电源。
燃料电池按燃料类型分为直接甲醇燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等几种。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前应用最为广泛的一种燃料电池,它的优势是能够高效地将氢气转化为电能,而且排放的是纯净的水,不会对环境造成污染,同时也适用于多种应用场景。
二、燃料电池在交通方面的应用交通是燃料电池应用领域的重要部分,它被认为是将燃料电池技术推向社会应用的关键一步。
图书馆吧彩票燃料电池汽车主要是通过将氢气与空气产生化学反应来产生电能,从而驱动汽车。
燃料电池汽车的优点在于其排放的物质是水,不存在传统燃料车辆产生的二氧化碳、二氧化硫、硝化物等有害气体。
同时,燃料电池汽车续航能力强,充氢时间短,而且使用寿命长,目前已经成为全球新能源汽车的主流之一。
尽管燃料电池汽车的价格和配套设施仍有待提高,但它的未来发展前景十分广阔。
三、燃料电池在能源方面的应用燃料电池除了在汽车领域的应用外,在能源领域也有广泛的应用。
燃料电池发电采用燃料电池技术进行发电,其特点是效率高、排放物质少,不受地理限制,是一种具有很大发展前景的清洁能源。
目前,燃料电池在小型应用装备、军事领域、民用发电等领域的应用也逐渐增多,展示了其在未来能源领域的广阔应用前景。
四、燃料电池在家庭方面的应用燃料电池可以成为家庭能源的备用电源,对于无电区域或者突发情况下的停电也有很好的应用前景。
燃料电池技术及其应用
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燃料电池技术及其应用燃料电池是一种能将化学能直接转换为电能的装置,其与传统的化石燃料发电机相比,不仅在效率上更高,还可以实现更加环保的发电方式。
因此,近年来燃料电池技术备受关注并得到广泛应用。
本文将着重介绍燃料电池技术的原理及其应用现状。
一、燃料电池技术原理燃料电池是通过化学反应将化学能转化为电能,其原理是利用电化学氧化还原反应。
通常燃料电池是由质子交换膜、阳极、阴极和燃料电极组成。
其中,质子交换膜用于分离阳极与阴极,防止两个电极彼此接触,从而避免电池短路。
阳极和阴极则用不同的催化材料制成,以促进氢或其他燃料与氧之间的反应。
燃料电极是用于传输燃料的部分,可以将氢气或其他燃料输送到反应区域,进一步产生化学反应,产生电能。
二、燃料电池的应用现状燃料电池技术的应用非常广泛,其中最为常见的应用就是燃料电池汽车。
燃料电池汽车是一种采用燃料电池作为主要动力的汽车,其主要优点是环保高、效率高。
对比传统的汽车,燃料电池汽车的驱动方式更加环保,不会对环境造成破坏。
而且,由于燃料电池本身的效率更高,因此相较传统汽车,燃料电池汽车的续航里程也更远。
除燃料电池汽车外,燃料电池还有许多其他应用。
例如在电力系统中,燃料电池可以用作备用电源,在断电时可以保持供电稳定性。
同时,燃料电池还可以作为便携设备的电源,例如将燃料电池用于携带式电子设备的电源,提供便携式、高效的电能解决方案。
三、燃料电池技术的未来发展随着环保意识越来越高,燃料电池技术将会得到更广泛的应用。
燃料电池的技术不仅可以用于汽车上,还可以用于其他的领域。
例如,燃料电池可以用于舰船的电力系统中、远程通信设备的电源等等。
此外,燃料电池技术也正在不断地改进,一些研究人员正在研究利用太阳能、风能等可再生能源,来制造更加环保和高效的燃料电池。
总之,燃料电池技术的应用将拥有广阔的市场前景,并有望成为未来清洁能源的主流技术。
燃料电池技术就像一块宝石,它优美、高效、环保,正引领着全球科技发展新方向。
燃料电池技术现状分析论文
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燃料电池技术现状分析论文燃料电池技术作为可再生能源核心领域的重要组成部分,被誉为“能源革命”中的一大亮点,其应用逐渐扩大到重电力、交通运输甚至是移动电力等各个领域。
目前,全球燃料电池技术的开发和应用形势十分乐观,但燃料电池还面临一些技术难点和挑战,本文将从燃料电池技术现状分析出发,探讨燃料电池技术所面临的困境和未来发展方向。
一、燃料电池技术现状燃料电池技术是将化学能转化为电能的一种新型技术,它可以通过利用氢气、甲烷、乙醇、丙烷等气体或液体作为燃料,采用电化学反应将燃料和氧气直接转化为电能,每种燃料有不同的类型,包括氢气燃料电池、甲醇燃料电池和乙醇燃料电池等。
其中氢气燃料电池是目前燃料电池应用最为广泛的一种。
氢气燃料电池技术具有高能量密度、清洁环保、发电效率高等优势,在汽车、电力、航空航天、军事等领域具有广泛的应用前景。
当前,氢气燃料电池技术已经进入产业化阶段,主要厂商有丰田、本田、通用、福特、戴姆勒、大众等的汽车制造商和百万瓦级的电力公司。
随着燃料电池技术的发展和应用,业内普遍认为燃料电池技术的核心技术已经具备,但整个系统的成本、耐久性、系统复杂性和大规模生产的能力仍存在很大的挑战。
二、燃料电池技术所面临的困境1.成本燃料电池技术目前的成本仍然很高,构造成本和制造成本各占总成本的一半。
主要原因是燃料电池材料成本高,生产过程复杂,生产规模小,经济性不足。
此外,配套设施和基础设施的建设也需要大量的资金支持。
2.耐久性燃料电池的耐久性仍然是影响其商业化的关键因素,目前燃料电池的寿命约为3-5年,还无法满足商业应用的要求。
需要解决的问题主要是燃料电池寿命问题和高温高压环境下热失配的问题。
3.复杂性燃料电池的系统复杂度高,需要更多的控制系统和管理系统的支持,而这些系统和管理系统的开发成本高,需要更多的工程师参与。
因此,燃料电池技术的大规模推广和商业化需要大量的投入。
4.政策支持多个国家政府出台的燃料电池相关政策已经对燃料电池技术发展起到积极的推动和作用。
燃料电池技术的研究和应用
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燃料电池技术的研究和应用随着社会的发展和科技的进步,燃料电池作为一种新型的能源技术被广泛研究和应用。
燃料电池是利用化学能转变为电能的设备,具有无污染、高效能等优点,被视为未来能源领域的重要发展方向。
本文将从燃料电池技术原理出发,分析其研究和应用现状及未来发展趋势。
一、燃料电池技术原理燃料电池是利用化学能转化为电能的设备,其工作原理基于反应物在电解质膜中的化学反应,通过反应产生电流。
燃料电池最广泛使用的两个反应物是氢气和氧气,由于化学反应只产生水和电,不产生有害物质,所以燃料电池被称为一种清洁、高效能的能源技术。
根据反应物的不同,燃料电池可以分为质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池等多种类型。
二、燃料电池技术研究现状1.燃料电池技术在交通领域的应用随着汽车工业的快速发展,人们对于节能、环保、安全等方面的要求越来越高。
燃料电池汽车作为一种新型能源汽车,具有零排放、高效能等优点,是未来汽车发展的重要方向。
目前,燃料电池汽车已经成为全球汽车工业发展的热点之一,各大汽车厂商纷纷研发生产燃料电池汽车。
2.燃料电池技术在能源领域的应用燃料电池技术不仅可以应用于汽车、轮船和飞机等交通工具,还可以应用于家用、商用和工业领域等各个方面。
比如,燃料电池可以作为替代电池的备用电源,为停电时提供紧急电力支持;同时,燃料电池还可以成为远程通信、广播电视等基础设施的备用电源,保证城市电网安全稳定供电。
3.燃料电池技术在航空航天领域的应用燃料电池技术的高能量密度、长续航里程等特点,使其在航空航天领域受到广泛关注。
目前,燃料电池被广泛应用于微型或无人机、卫星等航空器上,可为飞行电力提供长时间、高效率的支持,为航空航天领域的发展注入新的能源技术。
三、燃料电池技术未来发展趋势未来,随着科技的发展和燃料电池技术的不断研究和改进,燃料电池将会在各个领域得到更加广泛的应用。
而在燃料电池技术本身方面,也有以下几个方向值得探讨:1.改进燃料电池材料燃料电池的材料是影响其效能的关键因素之一,因此改进燃料电池材料是提高燃料电池性能的重要途径。
燃料电池论文
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对燃料电池的再认识非常有幸,这学期能够聆听来自海外高材生,海归博士林俊老师的燃料电池课。
我对化学有着别样的情节非常愿意也主动的去听老师讲课,对于选修课我敢说我没有像其他任何一门选修课一样为了学分而是完全凭着自己的一分兴趣,一份对化学的热爱。
期末了,林俊老师让我们去用论文的方式用自己的观点去重新回顾一下所学过的内容。
我查认真查阅了资料,浏览了许多文献,让我对燃料电池有了更加理性的了解。
下面我就谈谈我对它的认识。
首先谈到燃料电池,个人觉得不得不提一下能源,新能源的发展,各我国的能源状况。
这也算是发展燃料电池的一个原因吧。
一,我国能源的现状我们形容祖国经常会用到“地大物博”一词,但事实表明我们的能源和资源总量并不丰富,由于我国人口众多,人均资源能源的占有量从世界整体水平看存在着明显的差距。
严峻的形势让人触目惊心。
从能源总量来看,我国是世界第二大能源生产国和第二能源消费国。
据资料显示,截止到2004年底,我国石油剩余可采储量23亿吨,占世界总量的1.4%;天然气剩余可采储量2.23万亿立方米,占世界天然气可采储量总量的1.2%;煤炭剩余可采储量1145亿吨,占世界总量的12.6%等。
就可采储量而言,有关专家估计,若按目前的开采水平,我国石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽,水力资源的开发也将达到极致。
就质量而言,我国能源资源以煤炭为主,按各种燃料的热值计算,在目前的探明储量下,世界能源资源中,固体燃料和液体、气体燃料的比例为4:1,而我国则远远落后于这一比值。
目前,在世界能源产量中,高质量的液、气体能源所占比例为60.8%,而我国仅为19.1%。
2004年,中国一次能源消费总量19.7亿吨标准煤,比上年增长15.2%。
其中,煤炭消费量18.7亿吨,原油2.9亿吨,天然气415亿立方米。
从人均水平来看,2004年中国人均一次能源消费量1.08吨油当量,为世界平均水平1.63吨油当量的66%,是美国人均8.02吨油当量的13.4%,日本人均3.82吨油当量的28.1%。
燃料电池在新能源客车中的应用研究论文
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燃料电池在新能源客车中的应用研究论文燃料电池(Fuel Cell)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。
燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。
它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
但是,它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。
以下是店铺为大家精心准备的:燃料电池在新能源客车中的应用研究相关论文。
内容仅供参考,欢迎阅读!燃料电池在新能源客车中的应用研究全文如下: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1939年英国William Robert Grove进行水的电解实验,将水分解为氢气和氧气,由此想到其逆反应,使氢气和氧气反应就有可能产生电。
为证实这一理论,他将两条白金带分别放入两个密封瓶中,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入稀释的硫酸溶液中时,电流开始在两个电极之间流动,瓶中生成了水。
为提升电压,他将四组装置串联起来,这就是全世界公认的第一个燃料电池。
2 燃料电池的优缺点燃料电池具有非常独特的优点,主要表现在:能量转化效率高,可直接将化学能转化为电能;运行平稳、无噪声;零排放或近似零排放,减少了机油泄露带来的水污染,降低了温室气体的排放;提供的动力可随时启停,可通过控制燃料实现。
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。
燃料电池技术的研究与应用
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燃料电池技术的研究与应用引言燃料电池是以化学反应方式将燃料转换成电能,具有高效、清洁、低排放等优点,在能源领域备受关注。
本文将对燃料电池技术的研究进展及其应用进行探讨。
一、燃料电池的分类燃料电池按照不同电解质分类,可以分为聚合物电解质燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、高温聚合物电解质燃料电池(HT-PEMFC)等。
其中,PEMFC因为其高较能量密度、快速响应、系统简单等特点,在轻型汽车、电动工具、便携式设备等领域应用广泛。
SOFC因其高效、长寿命等优点,适用于分布式电源系统中;DMFC因为入口燃料为甲醇,易于储存和运输,适用于小型便携式设备等。
二、燃料电池的原理与性能燃料电池的核心是质子交换膜,也称聚合物电解质膜。
当燃料进入阳极由催化剂促进氧化反应,产生电子和质子,电子通过外部电路流入阴极,质子通过质子交换膜(PEM)流向阴极。
在阴极与氧气反应后,再与流回阴极的电子结合,产生水等代谢产物。
燃料电池的主要性能参数包括电化学电势、电流密度、功率密度等。
在实际应用中,燃料电池需保证稳定性高、容错能力强、寿命长等相关指标。
三、燃料电池的研究进展1.材料方面聚合物电解质材料的研究是燃料电池重要的研究方向之一。
根据不同应用需求,材料性能有所不同。
例如,高温燃料电池需要聚合物材料的稳定性极高;低温燃料电池则需要材料亲水性强、传输快、承受变形能力高等。
此外,阳极催化剂和阴极催化剂材料也是燃料电池热点研究方向。
优秀的催化剂可以大幅增加燃料电池的性能。
2.系统优化燃料电池的系统优化是提高综合性能的重要手段。
系统优化主要包括氢气储存、氢气配制、热管理、电控等方面。
其中,氢气储存是燃料电池应用的难点,目前国内外正在研究的氢气储存技术有液态氢、固态吸附、压缩储氢等。
3.生产与市场燃料电池技术的产业化还存在着一定的挑战。
由于燃料电池系统的成本较高、寿命短、生产工艺不完善等原因,影响了燃料电池的市场普及。
燃料电池论文
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摘要:本文概述了燃料电池的工作特点和原理,介绍了燃料电池在军事和国民的应用,它的发展前景以及发电系统的特点,我国政府对燃料电池的态度。
关键字:燃料电池、发展、发电、能源、军事、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。
燃料电池十分复杂,涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论。
燃料电池是能源、电力行业不得不正视的课题。
了解燃料电池的原理是研究其应用的基础,所以下面以氢氧燃料电池为例阐述其原理。
燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能,等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。
燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。
燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电能而驱动负载工作。
燃料电池与常规电池不同在于,它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水,并释放出电能;只要保持燃料供应,电池就会不断工作提供电能。
随着现代文明的发展,人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病。
一是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能,受卡诺循环及现代材料的限制,在机端所获得的效率只有33~35%,一半以上的能量白白地损失掉了;二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。
对于发电行业来说,虽然采用的技术在不断地升级,如开发出了超高压、超临界、超超临界机组,开发出了流化床燃烧和整体气化联合循环发电技术,但这种努力的结果是:机组规模巨大、超高压远距离输电、投资上升,到用户的综合能源效率仍然只有35%左右,大规模的污染仍然没有得到根本解决。
多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式。
这就是燃料电池发电技术。
1839年英国的Grove 发明了燃料电池,并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯。
燃料电池的发展与应用
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燃料电池的发展与应用燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的能量转换器,它是一种新型的高效能源转换技术,被广泛应用于电动汽车、备用电源、航空航天、生命医学和海洋探测等领域。
燃料电池的优点在于高效、清洁、静音、可靠、环保,是未来能源转型的重要选择之一。
本文将探讨燃料电池的发展历程、种类以及应用现状。
一、燃料电池的发展历程燃料电池的历史可以追溯到1839年,英国化学家威廉·格罗夫发现了一种用硫酸和钯作为催化剂的化学电池,该电池可以将氢气和氧气转化为电能。
从此,人们开始了解和研究燃料电池。
20世纪60年代,NASA开始尝试使用燃料电池驱动宇宙飞船。
1978年,美国能源部成立了一个燃料电池研究计划,投入大量资金用于燃料电池的研究和开发。
随着技术的不断进步,燃料电池的成本不断降低,性能不断提升,应用领域也不断拓展。
二、燃料电池的种类燃料电池主要分为若干种类,根据不同的电解质和催化剂可分为以下几类。
1、质子交换膜燃料电池(PEMFC)质子交换膜燃料电池是目前应用最为广泛和发展最为成熟的燃料电池,其催化剂通常为铂。
它采用质子交换膜来分离正负极,氢气在阳极上被氧化成水,在电极上释放出电子,水分子被分解成氧气和质子。
质子通过膜进入阴极,在那里与电子结合形成水。
PEMFC在电动汽车、便携式电子设备、船舶等领域得到广泛应用。
2、直接甲醇燃料电池(DMFC)直接甲醇燃料电池以甲醇为燃料,采用铂和铂铑合金作为催化剂。
它能够直接将甲醇和氧气转化为电能和水。
DMFC成本低、能量密度高,是一种极具潜力的燃料电池。
然而,由于甲醇的扩散和物质传输过程中的限制,DMFC 在实际应用中面临一些挑战。
3、碳酸盐燃料电池(MCFC)碳酸盐燃料电池是一种利用碳酸盐的离子传递电子的电池,电池中的主要反应是氢氧气与氢气碳酸盐的反应。
MCFC的催化剂通常为镍,它可以直接利用从煤、石油等化石能源中提取的氢气作为燃料,不需要对氢气进行纯化处理。
燃料电池技术与应用
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燃料电池技术与应用随着环境保护意识的增强和能源问题的日益突出,燃料电池逐渐成为了替代传统燃料的一种新型清洁能源,尤其在汽车、船舶和航空等领域得到了广泛的应用。
燃料电池技术的发展与应用,对于推动能源转型和构建美好环境具有重要意义,本文将从燃料电池的原理、种类、发展历程以及当前应用和未来前景等方面进行探讨。
一、燃料电池的原理和种类燃料电池是一种利用化学反应产生电能的设备,其基本原理是将氢气与氧气在电极上进行反应,产生水和电能的化学反应。
其反应式可以表示为2H2 + O2 = 2H2O。
燃料电池的主要成分包括质子交换膜、阳极、阴极等三个部分,其中质子交换膜是传递质子的介质,阳极通常是氢气转化成水的地方,阴极通常是氧气还原成水的地方。
燃料电池根据氧化还原反应产生的电荷类型不同,可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几种主要的类型。
其中,质子交换膜燃料电池是最常用的燃料电池,由于其具有反应速度快、起动时间短、能量密度高等优点,目前在汽车、交通和娱乐等领域得到了广泛应用。
而固体氧化物燃料电池则主要应用于备用电源、家庭热电等领域。
二、燃料电池的发展历程早在1839年时,英国科学家威廉·格罗夫首次提出了燃料电池的原理和概念。
随着科学技术的不断发展,燃料电池逐渐变得可行和实用。
20世纪60年代,美国宇航局利用燃料电池为宇航员电力提供了可靠的解决方案,证明了燃料电池的优良性能,同时也为其大规模应用奠定了基础。
以后,燃料电池技术得到了快速发展,应用范围也越来越广泛。
目前,燃料电池主要应用于交通运输、能源、船舶和航空领域。
三、燃料电池的当前应用在交通运输领域,燃料电池汽车逐渐成为了替代传统燃料车的主流方案,其优点是零排放、无噪音、节能环保等。
与传统汽车相比,燃料电池车可以最大程度地减少对环境的污染,而且能源利用效率更高,电能混合动力甚至能够充分利用废能回收。
在船舶领域,燃料电池逐渐替代了传统柴油发动机,更加环保和节能。
燃料电池技术的发展与应用
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燃料电池技术的发展与应用燃料电池技术是一种利用化学能直接转化为电能的技术。
通过氢与氧气的反应,产生电能和水,不产生排放物,实现了清洁能源的利用。
由于具有高效能、高能量密度、零排放和环境友好等优点,燃料电池技术在能源领域得到了广泛的应用与发展。
燃料电池技术的起源可以追溯到19世纪初,当时英国化学家威廉·格罗夫发现了燃料电池效应。
然而,由于技术条件和经济因素的限制,燃料电池的商业应用一直受到限制。
直到20世纪60年代和70年代,气相传导质的研究进展和发展控制膜技术,燃料电池技术才得到了突破。
燃料电池技术的应用主要集中在交通运输、能源领域和移动电源等方面。
在交通运输方面,燃料电池被广泛用于汽车、公交车和火车等交通工具的动力系统。
相对于传统燃料动力系统,燃料电池具有高效能、零排放和低噪音等优点,被认为是亟需解决的能源和环境问题的最佳选择。
在能源领域,燃料电池技术可以作为替代传统电力的清洁能源。
例如,燃料电池可以用于替代煤电厂和核电站等高污染的能源发电方式。
通过将燃料电池与可再生能源技术结合,可以实现可持续发电。
此外,在建筑领域,燃料电池技术可以用于生产电力和供热,满足建筑物的能源需求。
移动电源是另一个燃料电池技术的重要应用领域。
随着移动设备的普及,对高效能、长续航和便携性的需求不断增加。
燃料电池可以作为替代传统电池的技术,提供更长的使用时间和更稳定的电力输出。
燃料电池的移动电源可以应用于手机、笔记本电脑、无人机等。
虽然燃料电池技术在上述领域取得了重要的进展和应用,但仍然面临一些挑战和障碍。
首先,燃料电池的成本较高,限制了其商业化应用的速度。
其次,氢气的储存、输送和加注等技术问题仍然存在。
另外,对于原料氢气的产生,也需要解决其可持续的生产方式。
为了推动燃料电池技术的发展和应用,政府和科研机构加大了对燃料电池技术的研究和支持力度。
通过加强科研合作和技术创新,降低成本,完善相关技术和设施,并培养相关人才等。
燃料电池的研究与应用
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燃料电池的研究与应用燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的装置,它是一种清洁、高效的能源利用方式,因此在全球范围内得到了广泛的研究和应用。
本文旨在探讨燃料电池的研究现状和应用前景,以及未来的发展方向。
燃料电池的基本原理和分类燃料电池利用一些化学反应将燃料和氧化剂直接转化为电力,没有燃烧产生的烟尘和有毒气体,因此是一种无污染、高效率的新型能源,可以广泛应用于汽车、航空航天、船舶等领域。
燃料电池根据其电解质类型不同,可以分为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池等几种类型。
其中,质子交换膜燃料电池是应用最广泛、最有前途的一种。
目前的研究现状目前,燃料电池在各个领域的应用越来越广泛。
在汽车领域,燃料电池汽车已成为各大汽车厂商争相开发的方向,它比传统燃油汽车更加环保、高效。
在航空航天领域,燃料电池也成为航空新型动力系统的研究重点。
目前,燃料电池存在的一大问题是材料成本较高,且操作温度较高,存在一定的安全风险。
因此,科学家们正在致力于寻找更好的材料,降低成本,同时开发更低的工作温度,以提高燃料电池的使用安全性和经济性。
未来的发展趋势燃料电池在未来具有广阔的发展前景。
未来,燃料电池的应用将涉及更多领域,如工业、医疗、家庭等。
同时,也需要研究开发更加环保、可持续的燃料,以确保燃料电池的使用更加安全、环保。
为实现这一目标,我们需要加大科学研究投入,加强国际间的合作和交流,共同探寻燃料电池的未来发展之路。
同时,也需要政府部门的重视和支持,加强政策引导和资金扶持,促进燃料电池产业的快速发展。
总结燃料电池是一种无污染、高效、环保的新型能源,有着广泛的应用前景。
目前,燃料电池在汽车、航空航天等领域得到了广泛应用,但也存在一些问题。
未来,科学家们需要继续投入研究,不断探索燃料电池的新型材料和更佳的工作方式,为实现可持续能源发展做出更加重要的贡献。
燃料电池的开发和应用
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燃料电池的开发和应用燃料电池是一种目前正在得到广泛研究的新型清洁能源。
相对于传统的化石能源,燃料电池具有能源转换效率高、无污染、静音、易于控制等优势,因此被认为是未来能源的发展方向之一。
本文将从燃料电池的基本原理、现有技术和未来应用等方面来介绍燃料电池的开发和应用。
一、燃料电池的基本原理燃料电池是通过对储存在燃料中的化学能进行反应来产生电能的装置。
其基本结构包括阳极、阴极和电解质三部分。
在燃料电池中,燃料和氧气在三元电解质膜(PEM)中反应生成电子和离子,并通过阳极和阴极之间的电路流动,最终产生电能。
不同类型的燃料电池所使用的燃料和电解质也不同,如常见的质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用的是氢气和质子交换膜,固体氧化物燃料电池(SOFC)则使用的是燃料气和氧离子导体等。
二、现有技术目前,燃料电池的开发和应用在全球范围内得到了广泛的关注和投入。
尤其是在一些工业和交通领域,燃料电池已经开始取代传统的化石能源成为主流。
例如,日本、韩国等国家已经开始在公交车、轮船和楼宇等领域中大规模应用燃料电池技术。
在燃料电池的开发技术方面,也出现了一些重要的进展。
例如,针对PEMFC技术中存在的氢气储存和制备难题,人们开始研发以未来氢能源系统为目标的可再生能源串联直接给电(RE-SCD)系统。
这种系统可以通过太阳能、风能和水能等可再生能源来产生氢气,实现了能源的再生利用。
此外,还有一些针对SOFC技术中电解质导电性能改进的研究,例如以纳米晶体为基础的新型氧离子导体材料等。
三、未来应用随着科学技术的不断发展,燃料电池也将在未来得到更加广泛的应用。
除了在传统的工业和交通领域外,燃料电池还有望应用于生活中各个领域,例如移动能源、智能家居等。
例如,未来的移动车辆可能会使用燃料电池作为主要能源来源,这将有助于减少排放和节约能源。
此外,随着人们对清洁能源的需求不断增加,政府和企业也开始加大对燃料电池技术的投入。
例如,中国政府正在推进新能源汽车的普及,而燃料电池车也是其中的重要一环。
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摘要燃料电池以其效率高,排放少,质量轻,无污染而深得人们的关注。
本文按燃料电池可用电解质的不同来分类,分别对各类燃料电池的原理,结构,优缺点,发展概况进行综述。
关键词燃料电池电解质电池反应电动车用电源
Abstract The fuel battery is a kind of chemical reactor,which switch the chemical energy to electric energy.Its high efficiency,few dischargement,light weight and no pollution draw public attention.In this article the fuel batteries are classified for different electrolytes,structures,advantages,disadvantages and recent development of different fuel batteries are reviewed.
Key word fuel battery electrolyte battery reaction dynamoelectric power supply.
燃料电池和普通电池有很大的差异,它实际上是一个化学反应器。
是一种把化学能直接转换成电能的装置。
燃料电池没有直接的燃烧过程。
而燃料从外部不断输入,它就能不断地输出电能,它的反应物通常是氢和氧等燃料,它的副产品一般是无害的水和二氧化碳。
燃料电池的种类很多,按电池所用电物质的不同来分类。
燃料电池大体上分为:碱性电解质燃料电池(AFC),高分子电解质燃料电池(PEFC),磷酸型电解质燃料电池(PAEC),熔融碳酸型电解质燃料电池(MCFC)和固体氧化物电解质燃料电池(SOFC)5类。
本文按电池工作温度由低到高的顺序,对各类燃料电池的发展概况进行综述。
一、碱性电解质燃料电池(AFC)
AFC两极的催化材料一般均采用PT/C系列,电解质为35%左右的KOH水溶液。
电极反应如下:
阳极反应:H2+20H 一一2H20 +2e一
阴极反应:1/202+H20 +2e一一20H一
电池反应:H2+1/202一H20
电池的工作温度一般在60—90℃范围。
它设计简单是一大优点,但不耐CO2是其主要缺点。
所以原则上它必须采用纯氢和纯氧做为燃料。
因为如果使用空气,在电解质溶液中将不可避免地会生成碳酸盐,将阻塞气体的扩散通道,降低电流效率、缩短电池寿命,新近研究一种新体系,采用循环更新电解液的办法来解决这一难题,已有显著效果。
AFC的研究开发较早,但因成本高,难以推广,主要在航天领域内得到较多应用。
采用它进行工作,一方面为航天器提供电能,另一方面还能不断补充水分[1]。
二、高分子电解质燃料电池(PEFC)
PEFC又普遍称为质子交换膜燃料电池。
它采用PT/RU/C为阳极,PT/C为阴极。
电解质为高分子质子交换膜。
(一种硫化氟碳材料)。
燃料为氢、氧气。
阳极反应:H2—2H+ +2e一
阴极反应:1/202+2H+ +2e一一H20
申池反应:H2+1/202一H20
在80—1 10℃范围内工作,它具有高比能量,低工作温度,起动快,无泄漏,易维修等优点。
可广泛使用于家庭供电、供热、及作为其他动力电源。
特别是适合于电动车电源。
在PEFC中,催化材料,气体扩散层,膜的质子导电率是关键性技术问题。
[2]
三、磷酸型电解质燃料电池(PAFC)
PAFC一般以Pt/C为电极基材。
电解质为吸附于SiC上的85%的磷酸溶液,电极反应:
阳极反应:H2— 2H +2e一
阴极反应:1/202+2H +2e一一H20
电池反应:H2+1/202一一,H20
工作温度范围在150~200%,其主要优点是产生热量高,产生CO的量少。
缺点是电导率较低有漏液问题。
PAFC在日本已进入产业化阶段。
目前,在城市发电,供气及其他工业项目上广为试用。
如在宾馆、医院、办公楼、工厂等不少地方,均建有不少PAFC来进行辅助供电、供热。
[3]
四、熔融碳酸盐型电解质燃料电池(MCFC)
MCFC采用多孔Ni/A1/Cr作阳极,NiO为阴极Li2CO3/Na2CO3为电解质,并加入a—LiAiO2做稳定剂。
阳极反应:H2+co;一一H2o+co2+2e一
阴极反应:1/202+CO2+2e一一c0;一
电池反应:H2+1/202一H20
工作温度在600~800℃范围,对CO无中毒反应。
它属于一种中温型的燃料电池,可以将天然气及CO经催化重整后直接产生电能,因而非常适合大规模及高效率的电站应用,其优点是高效,耐CO。
主要缺点是起动时间长,有“爬碱”现象。
五、固体氧化物燃料电池(SOFC)
SOFC 阳极为Ni+ ZrO2(Y2O3)。
阴极为LaSrMnO3。
电解质为ZrO2+Y203。
阳极反应:H2+02一H20+2e一
阴极反应:1/202+2e一一O 一
电池反应:H2+02一H20+0 一
该电池的电解质只允许0 一通过,其电子导电性很差,低温时比电阻很大。
因此,工作温度要维持在800~1 00o℃才能有较高的发电效率。
从而要求采用高温密封材料。
其优点是高效,耐CO,可以不用贵金属催化剂。
缺点是启动时间长,工作温度高,带来的材料耐高温,耐腐蚀问题。
最近报道一种新型的中温SOFC 采用稀土氧化物复合陶瓷材料,在400~600℃条件下,具有比传统材料高几个数量级的电导率。
作为电动车用电源有着显著优点,可大大降低成本。
这种电池还可利用乙醇作燃料,也是一种极具潜力的电动车用电源。
六、总结
燃料电池作为21世纪的绿色能源,倍受人们的关注。
不同种类的燃料电池有着不同的适用范围和发展前景。
PEFC因其启动快,无泄漏的突出优点,可望在家庭供电、供热和电动车电源方面得到广泛的应用。
MCFC和SOFC主要用于煤的气化和高效发电。
目前主要工作集中在降低成本和开拓市场两方面。
随着人们对新材料,新技术,如贮氢,催化,质子交换膜等方面的深入研究,燃料电池这一不受卡诺循环限制的发电装置,以其转换效率高,无污染等优点,必将在不久的将来在绿色发电和电动车电源等方面获得突破性的进展[4]。
参考文献
[1] 藤堂安人.燃料电池开发最前线.东京:日经株式会社,2001.1~107
[2] 黄倬等.质子交换膜燃料电池的研究开发与应用.治金工业出版社,北京:2002 48~52,106~l14.
[3] http://www.fuel cells.org/.
[4] 程夕明等.电源技术.2001、25(1):47~50.。