燃料电池的应用与发展
燃料电池的应用及未来发展趋势
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燃料电池的应用及未来发展趋势随着人们对清洁能源的日益重视以及传统化石能源的枯竭,燃料电池作为一种高效、清洁的能源技术越来越被广泛应用。
今天,本文将带你深入了解燃料电池的应用及未来发展趋势。
一、燃料电池的应用1. 汽车领域近年来,燃料电池汽车成为了汽车界的一大热门话题。
相比传统燃油汽车,燃料电池汽车的优势显而易见:其排放的是水,零污染,且续航里程大幅提升。
因此,很多汽车制造商如丰田、本田、奥迪等已开始投入燃料电池汽车研制生产。
2. 家用及商用发电系统除了汽车领域,燃料电池还可用于家用及商用发电系统。
在此方面,日本成为了燃料电池的领先国家,多家企业推出了家用燃料电池发电机,广泛用于日本的民用市场。
目前,燃料电池还开始在取代发电机、电池等传统应用领域中发挥作用。
3. 航空航天领域燃料电池还可在航空航天领域中应用。
NASA曾成功利用燃料电池为太空站和卫星等提供电力,并在探索普及燃料电池在航空领域应用的可能性。
二、燃料电池的未来发展趋势1. 更高的能效燃料电池的效率可达到50%以上,远高于市面上绝大多数发电设备的效率,但是还有进一步提升的空间。
未来,我们将看到更高效、更先进的燃料电池技术的研发应用。
2. 更广泛的应用领域如前所述,燃料电池除了汽车、家用及商用领域,还可以应用于各种领域。
而且,由于其能够在如海上飞机一般的高海拔环境中长时间稳定运行,它也是需要大规模探索极端环境应用的设备。
3. 更加稳定的运行燃料电池的稳定运行一直是人们关注的问题。
未来,随着材料、结构、成本的优化以及技术的进步,燃料电池的稳定性将得到进一步提升。
4. 更低的成本目前,燃料电池的成本相对于传统能源仍过高,但是随着技术水平的提升和规模经济效应的发挥,燃料电池的成本将不断降低。
总之,燃料电池作为一种清洁、高效的能源技术,正在广泛应用于各个领域,并且未来其发展前景广阔。
作为智慧型AI,我也将继续关注和探索燃料电池技术的发展。
燃料电池技术应用前景及发展趋势分析
![燃料电池技术应用前景及发展趋势分析](https://img.taocdn.com/s3/m/f1d41731b6360b4c2e3f5727a5e9856a56122601.png)
燃料电池技术应用前景及发展趋势分析
燃料电池技术是一种清洁、高效的新型能源技术,其应用前景非常广阔。
以下是燃料电池技术应用前景及发展趋势的相关参考内容:
1. 燃料电池车辆
燃料电池车辆是一种全新的交通工具,与传统的内燃机汽车相比,它具有零排放、高能效和无噪音等优点。
目前,世界各大汽车制造商都在加速推进燃料电池车辆的研发与生产,特别是在欧美、日本和韩国等发达国家已经开始试点推广燃料电池车辆,未来将成为全球汽车技术的主流。
2. 电站电源系统
燃料电池技术在电站电源系统中也有广泛的应用前景。
燃料电池发电机组可以进行联网运行,形成大规模的电网,为城市、机场、医院等大型用户提供稳定、高效的电力供应。
此外,燃料电池的高能效、低噪音和零排放等特点,为城市的环境保护和能源改造提供了新的选择。
3. 移动式电源
燃料电池技术也可以应用于移动式电源,例如为无线电台、采矿机械、深海探测机器人、船舶等提供电力。
其对燃料的需求量小、续航能力强等特点,使得燃料电池在此领域具有广泛的应用前景。
4. 家用电器
燃料电池技术还可以应用于家用电器,例如空气净化器、热水器等。
燃料电池家用电器具有高能效、低噪音、零排放等特点,满足人们对于新型清洁能源的需求,受到越来越多的关注和青睐。
总的来说,燃料电池技术在未来将迎来更广泛的应用,而其发展趋势则在于技术不断升级、成本不断下降、产业链不断完善和政策支持不断加强。
燃料电池技术的发展现状与趋势
![燃料电池技术的发展现状与趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/911ef1c605a1b0717fd5360cba1aa81145318f7a.png)
燃料电池技术的发展现状与趋势随着全球环保和节能意识的不断加深,燃料电池技术因其高效、低排放、清洁等特点,成为人们普遍关注的焦点。
本文将介绍燃料电池技术的原理、应用、现状以及未来发展趋势。
一、燃料电池技术的原理燃料电池是一种利用化学反应将化学能转化为电能的装置。
它利用氢气和氧气等气体,在电极上反应产生电能和水等废物,无污染、高效、噪音低,是一种高科技环保节能的新型发电方式。
燃料电池的原理是利用电化学反应将氢气和氧气等气体在电极上反应,产生电能。
具体来讲,燃料电池由一个质子导体、两个极板及电解质和催化剂等组成。
随着氢气流经正极板,氢分子分解成氢原子,通过质子导体进入负极板,与与氧气和电子发生化学反应。
这种反应产生的电子会在电路中产生电流,从而产生电能。
二、燃料电池技术的应用燃料电池技术有着广泛的应用领域,可以应用于汽车、备用电力、物流运输、航空等领域,因此备受关注。
其中,燃料电池汽车是燃料电池技术最为广泛应用的领域之一。
燃料电池汽车的工作原理与普通汽车相似,只是用电代替了燃料,排放物质变成了水,没有污染。
除此之外,燃料电池汽车相比于传统燃油汽车具有更高的能源利用率。
据了解,一辆燃料电池汽车在公里数相同的情况下,比传统汽车节省30%左右的油耗,排放量只有传统汽车的一半左右。
三、燃料电池技术的现状随着近年来环保意识的不断提高,各国政府在节能环保方面加大了投入,推动新能源汽车发展。
燃料电池汽车作为一种环保、清洁的新能源汽车,备受世界各国政府、汽车厂商、能源企业、科研机构、高校等各界人士的重视。
目前,全球已经有不少汽车厂商推出了燃料电池汽车产品,其中,丰田、本田、戴姆勒、通用等国际汽车巨头都在不断研发和推广燃料电池汽车。
有关调查显示,到2025年燃料电池汽车的销量将高达50万辆以上。
另外,多个国家的政府纷纷出台了支持燃料电池汽车发展的政策和资金扶持。
四、燃料电池技术的发展趋势随着人们对环保和节能的需求不断提高,燃料电池技术的未来将更加广阔。
新型燃料电池的发展和应用
![新型燃料电池的发展和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/3182ddd6534de518964bcf84b9d528ea81c72fdc.png)
新型燃料电池的发展和应用随着环境污染不断恶化,人们对于环保技术的需求也越来越高。
新型燃料电池应运而生,被视作一种高效环保的新型能源,并被广泛应用于交通、能源等领域。
本文将从以下几个方面阐述新型燃料电池的发展和应用。
一、新型燃料电池的概念和分类新型燃料电池(fuel cell)是一种可利用化学反应(一般指氢气与氧气的反应)直接产生电能的电化学器件。
它采用清洁能源直接转化为电能,属于一种新型化学能源转化技术。
根据燃料电池质子传导膜的类型和使用的燃料种类的不同,新型燃料电池可分为多种类型,常见的主要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。
二、新型燃料电池的发展历程和现状新型燃料电池起源于19世纪,但是直到20世纪60年代,它才逐渐成为一个被重视的领域。
自2000年以来,新型燃料电池技术得到了快速发展。
燃料电池的应用已经从以前的空间站和卫星逐渐扩展到地面交通、能源储备和微型电子设备等众多领域。
目前,燃料电池技术已经成为科学研究的热门方向,各大国际汽车厂商也相继推出了利用燃料电池驱动的汽车,以满足人们对于清洁能源的需求。
三、新型燃料电池的应用领域1.交通领域:新型燃料电池可以直接将氢气和氧气转化为电能,并产生水和氧气作为废料。
这种技术在交通领域中非常有前途,因为它既清洁又高效,可以用于燃料电池车辆的动力源。
目前,全球范围内已经推出了多个品牌、多类别的燃料电池汽车,它们都能在超过700公里的距离内驱动。
2.能源储备领域:燃料电池还可以在能源储备领域中扮演重要的角色。
例如,利用太阳能等可再生能源将水分解成氢气和氧气,储存氢气,然后将其用作燃料,直接产生电能并释放水。
这种方法可以将多余的能源储存下来,在特定时间和场合直接转换成电能供应使用。
3.微型电子设备领域:燃料电池还可以用于微型电子设备的供电。
这种设备适用于实验、储备电源等场合,可以通过填充燃料电池的微型燃料电池板来得到所需的电源。
燃料电池的应用现状和未来发展方向
![燃料电池的应用现状和未来发展方向](https://img.taocdn.com/s3/m/36fb00052f3f5727a5e9856a561252d381eb2047.png)
燃料电池的应用现状和未来发展方向燃料电池(Fuel cell)被认为是一种革命性的能源转换技术,可以直接将燃料(通常为氢气)和氧气在没有燃烧的情况下,通过化学反应产生电能,并且只产生水和热作为副产品。
由于其高能量密度、环保清洁和高效能等优势,燃料电池被广泛研究和应用于各个领域,包括交通运输、家庭能源、航空航天和移动通信等。
本文将介绍燃料电池的应用现状以及未来的发展方向。
一、燃料电池的应用现状1. 交通运输领域燃料电池在交通运输领域的应用是其最为重要的领域之一。
目前,燃料电池汽车已经进入商业化阶段,且持续发展。
例如,丰田汽车的Mirai、日产汽车的e-NV200 FCV和本田汽车的Clarity等燃料电池汽车已经在市场上销售。
这些汽车通过燃料电池将氢气转化为电能,驱动电动机工作,实现了零排放和长续航里程的特点。
此外,燃料电池也被应用于公交车、货车和火车等公共交通工具中,以实现环保清洁的运输方式。
2. 家庭能源领域随着能源危机的日益严重和环境意识的增强,人们对于可持续能源的需求不断增加。
燃料电池被看作是一种有效的家庭能源解决方案。
家用燃料电池系统可以将天然气等燃料转化为电能供家庭使用,同时还能提供热能用于供暖和热水。
这种系统不仅能够减少对传统能源的依赖,还能降低碳排放和室内空气污染。
3. 航空航天领域燃料电池在航空航天领域的应用也引起了广泛关注。
相比传统的燃油动力系统,燃料电池可以提供更高的能量密度和更低的重量,从而提高飞机的性能和航程。
燃料电池在无人机、卫星和宇航器上的应用已取得了一定的成果,为航空航天技术和探索提供了新的突破。
4. 移动通信领域移动通信设备的使用急剧增加,对于高能量密度和长续航时间的需求也越来越大。
燃料电池被广泛探索作为移动通信设备的电源解决方案。
例如,燃料电池可以用于手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式设备,以延长电池的使用时间和提高使用体验。
燃料电池技术的不断发展为移动通信领域带来了更大的潜力。
燃料电池的应用与发展
![燃料电池的应用与发展](https://img.taocdn.com/s3/m/657e5486fc0a79563c1ec5da50e2524de518d0aa.png)
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。
燃料电池技术发展前景与应用展望
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燃料电池技术发展前景与应用展望随着科技的不断发展,人们的生活水平不断提高,科技的广泛应用也对环境造成了极大的影响,致使环境问题不断加剧,人类生存面临威胁。
自然界的资源及能源日益稀缺,石油、天然气等传统化石能源的开采和利用中不可避免地带来了大量的环境问题。
这些问题也促使人们寻找一种新型的、清洁的能源形式,燃料电池技术因此应运而生。
燃料电池技术简介燃料电池是一种将化学反应的化学能直接转换为电能的装置,利用氢气、甲烷、乙醇等能成为氢离子和电子的气体或液体燃料为驱动力,通过其内膜或固体电解质上的反应金属催化剂参与电化学反应,将化学能转化为电能的高效、清洁、可再生能源。
燃料电池技术历史燃料电池技术最早可追溯到 1839 年,当时英国化学家威廉·罗伯特·格罗夫发现了电解水时,放出的氢气和氧气可以再通过反应来制造电能,表明了利用化学反应来生成电能的思想。
随后的几十年中,人们对燃料电池进行了大量的实验研究,但是由于质量、成本、运行稳定性等问题的限制,燃料电池的应用一直比较有限。
燃料电池技术现状随着燃料电池技术的不断发展,其在各个领域的应用范围也逐渐扩大。
目前,燃料电池已经被广泛应用于交通运输领域,例如汽车和卡车,还被应用于发电和暖通空调,甚至应用于航空领域。
与传统的化石能源相比,燃料电池具有卓越的环保性能,可以减少废气排放,达到低碳低排放的目标。
燃料电池技术应用前景未来,随着燃料电池技术不断发展和完善,其在能源领域的应用前景不容忽视。
无论是在低碳经济发展方面还是气候变化问题上,燃料电池技术都将起到关键作用。
同时,燃料电池技术还有重要的工业应用前景。
例如,在造纸等行业,废水中的有机物质可以通过燃料电池技术变成电能,这可以有效地提高能源利用效率,减少污染排放。
结语总之,燃料电池技术是一种清洁、高效、可再生的能源形式,具有广泛的应用前景,可以成为新一代能源的主要来源。
通过持续的技术创新和不断提高运行稳定性和成本效益,燃料电池技术将进一步推动人类社会的可持续发展。
燃料电池的应用与发展
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燃料电池的应用与发展什么是燃料电池?燃料电池(Fuel Cell)是一种可以将化学能转化为电能的器件。
它由电解质、阳极、阴极三部分构成。
在阳极和阴极之间,燃料透过电解质,产生氢离子和电子,电子从电路中流回阴极,氢离子则从电解质中流回阳极,在阴极和阳极之间形成一个电势差,从而产生电能。
与传统的发电机相比,燃料电池具有更高的转化效率和更少的环境污染。
燃料电池的应用领域交通运输燃料电池在交通运输领域的应用主要是燃料电池车,如燃料电池汽车。
相比传统的燃油车,燃料电池车不需要燃油,只需氢气和空气作为燃料,排放出的废气是水蒸气,对环境污染要小得多,能源利用效率也更高。
目前,燃料电池汽车已经开始在一些国家进行测试和商用。
家庭和工业领域燃料电池在家庭和工业领域的应用主要是为家庭和工业提供取暖、供电等服务。
燃料电池的高效转化可以为这些用途提供更加可靠和清洁的能源来源。
在一些国家,已经出现了家庭和工业领域的燃料电池产品,同时也在进行相关的技术研发。
航空航天领域燃料电池在航空航天领域的应用主要是为卫星、飞船等载体提供清洁的能源。
相比传统的化石能源,燃料电池能够带来更小的质量、更长的运行时间和更佳的可靠性。
燃料电池发展现状技术成熟度虽然燃料电池技术已经有了几十年的历史,但在实际应用中还存在着一些问题。
其中最主要的是成本和可靠性。
目前燃料电池的成本还比较高,而且需要配套的氢气加注设施等。
此外,燃料电池的可靠性在长时间的使用中还存在一些问题,需要进一步的技术改进和实验验证。
发展趋势随着环境污染和节能减排的意识逐渐提高,燃料电池作为一种清洁能源的地位越来越重要。
在未来的几年中,燃料电池的成本和可靠性将会得到进一步的提升,同时也将出现更多新的应用领域和产品。
燃料电池的前景展望燃料电池作为一种新的清洁能源,具有很大的发展潜力。
目前,全球各国都在加大对燃料电池技术的研发和投入力度。
未来的几年中,燃料电池将会得到进一步的改进和应用,逐渐替代传统的化石燃料和发电机,成为未来可持续发展的重要能源之一。
新型燃料电池技术的应用与发展
![新型燃料电池技术的应用与发展](https://img.taocdn.com/s3/m/699be4eedc3383c4bb4cf7ec4afe04a1b171b06b.png)
新型燃料电池技术的应用与发展随着科技的不断发展和人类社会的进步,燃料电池技术被越来越广泛地应用于生产和日常生活中。
燃料电池技术不但可以为民生领域提供清洁能源,还可以为若干个工业领域提供高效率的动力支持。
本文就围绕这一主题,从燃料电池技术的基础知识入手,深入探讨燃料电池技术的应用与发展。
什么是燃料电池技术?燃料电池技术是把化学能直接转换成电能的一种能源转换技术。
燃料电池中最常用的是氢气燃料电池,其原理是在氧气和水的存在下,氢气在电极催化剂的催化下与氧气反应产生电能。
燃料电池的反应产物是水和热量,这些产物在使用过程中不会产生任何有害气体和污染物。
燃料电池应用领域1. 汽车领域汽车燃料电池是将氢气作为燃料,可以提供可靠、高效率、环保的动力系统。
相较于传统汽车发动机,燃料电池汽车的排放量更小、噪音更低,而且可以在电池的支持下进行长时间充电。
而燃料电池汽车的使用也相对更加方便,只需要在氢站加油时进行充电,不需要在车辆内部携带大量的电池。
目前,许多汽车公司如丰田、本田、通用、福特等都已经开始投入燃料电池汽车的研究和开发。
2. 家电领域家庭电力需求以及户外活动需要大量使用充电设备,如手机、电脑、数码相机、无人机等。
燃料电池电源装置可以非常方便地为这些设备提供电力,为人们提供了长时间、可靠的电力。
此外,燃料电池蜂窝是一种小巧、轻便的移动电源,可以放在口袋里,随时随地使用。
3. 军事和应急领域燃料电池在军事和应急领域非常有用,因为其可以为电子设备提供长时间的电力支持。
在没有其他电源的情况下,燃料电池可以在一定时间内提供电源支持,以确保军事和应急机构的正常运作。
此外,燃料电池还可以在极端天气情况和距离电力供应较远地区中作为备用电供使用。
燃料电池技术的未来1. 石墨烯技术的应用石墨烯是一种极具前途的纳米级材料,具有极高的导电能力和表面积。
石墨烯可以提高燃料电池的动力密度和稳定性,还可以改善电极催化剂的电活性,提高电化学反应的效率。
燃料电池的发展前景及应用
![燃料电池的发展前景及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/b8c596ae0875f46527d3240c844769eae009a3c2.png)
燃料电池的发展前景及应用燃料电池是一种利用可燃燃料和氧气产生电能和水的设备,通常由阳极、阴极和电解质组成。
燃料电池具有高效、环保、可再生等特点,目前已经在许多领域得到广泛的应用。
燃料电池的发展前景十分广阔,它具有巨大的潜力,下面我将详细介绍。
首先,燃料电池具有高能效和环保的特点。
相对于传统的燃烧发电方式,燃料电池可以直接将化学能转化为电能,能效高达40%以上,而燃烧发电的能效只有30%左右。
此外,燃料电池的排放物只产生纯净的水蒸气,不产生有害物质,因此对环境污染非常小。
在应对全球变暖和环境污染问题的背景下,燃料电池被广泛认可为一种可持续的能源解决方案,具有广阔的市场前景。
其次,在交通运输领域,燃料电池也有着广泛的应用前景。
传统的燃油车辆排放大量的有害气体和颗粒物,严重影响空气质量。
而燃料电池车辆使用氢气作为燃料,只产生水蒸气,不产生尾气污染物。
燃料电池车辆的续航里程也大大超过了纯电动车,甚至可以与传统燃油车相媲美。
目前,燃料电池车辆已经开始在一些国家和地区进行推广和应用,未来有望在全球范围内普及。
除了交通运输领域,燃料电池在其他领域也有着广泛的应用前景。
例如,燃料电池可以作为家庭和办公室的备用电源,提供持续的电力供应。
燃料电池还可以用于航天航空领域,如太空卫星、无人机等,其高能效和轻量化的特点非常适合这些应用场景。
另外,燃料电池还可以用于嵌入式设备、移动充电站等领域,为人们提供便捷的能源解决方案。
虽然燃料电池具有广阔的应用前景,但目前仍然存在一些挑战需要克服。
首先,燃料电池的成本较高,主要是因为材料和制造工艺的问题。
随着技术的进步和规模化生产的推广,燃料电池的成本有望逐渐降低。
其次,燃料电池的氢气供应也是一个问题。
目前,氢气的生产、储存和运输成本较高,需要完善相关的基础设施和配套设备。
最后,燃料电池的寿命和稳定性也需要提高,以确保其在实际应用中的可靠性和持续性。
总的来说,燃料电池具有很大的应用前景,将成为未来能源领域的重要组成部分。
燃料电池在汽车领域中的发展及应用前景
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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。
燃料电池的技术现状和发展趋势
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燃料电池的技术现状和发展趋势燃料电池是一种无污染、高效能的能源转化设备,近年来得到了越来越多的关注和应用。
本文将围绕燃料电池的技术现状和发展趋势,从以下三个方面进行介绍。
一、燃料电池的技术现状燃料电池是一种能够将氢气、甲烷等可再生能源转化为电能的装置,也可以利用能源颗粒,如氢离子、氧化物离子等,在经过化学反应后产生电能。
据统计,目前已经研制出多种类型的燃料电池,并投入了大量的应用。
一般来说,燃料电池主要包括固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、直接甲醇燃料电池等几种类型。
其中,PEM燃料电池是目前最为成熟、商业化应用最广泛的燃料电池类型之一,其具有体积小、质量轻、响应速度快等优点。
二、燃料电池的发展趋势(1)实现规模化、商业化应用尽管燃料电池技术的研究已经有了很长时间,但是其应用仍然非常有限。
未来,燃料电池仍然需要从实验室走向市场,实现规模化生产,并被广泛运用于汽车、铁路、海运等领域。
(2)持续提高燃料利用率和能量效率燃料电池的燃料利用率和能量效率是影响其应用价值的重要参数。
因此,未来燃料电池厂商应当继续强调技术改进,不断提高电池的燃料利用率和能量效率。
(3)开发新型催化剂在燃料电池的运行过程中,催化剂是十分重要的因素。
因此,开发新型催化剂,提升燃料适用能力和普适性,已成为燃料电池技术领域的新任务。
三、燃料电池的优缺点(1)优点① 燃料电池可以利用多种化学能源进行转化,具有能源利用效率高、效能高的特点。
其转换效率可达50%以上。
② 燃料电池不需要燃烧,因此排放无害物质,而且还可以减少有害气体的排放。
③ 燃料电池拥有体积小、质量轻、响应速度快等优点,因此在汽车、铁路、海运等领域具有广泛的应用前景。
(2)缺点① 燃料电池制造成本高,封装要求严格,还需要维护大量设备。
② 燃料电池塑料薄膜等零部件的封装性能、生长性高,需要不断地加强研发。
综上所述,燃料电池的技术现状和发展趋势十分值得我们关注。
燃料电池技术的发展现状及应用前景
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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。
燃料电池的发展与应用前景
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燃料电池的发展与应用前景随着经济的发展和对环保的要求越来越高,新能源技术得到了广泛的关注和认可,其中燃料电池技术作为一种最具有应用前景的新能源技术之一,拥有着广泛的应用前景。
一、燃料电池技术的研究与发展历程燃料电池技术形成于1839年,William Grove创建了第一个燃料电池原型。
20世纪60年代,NASA从燃料电池中开发出了Apollo飞船的功率系统,使燃料电池技术受到了广泛的关注和研究。
在经过几十年的科研与发展,燃料电池技术已经日臻完善,在交通、能源、环保、国防等领域均有着广泛的应用。
二、燃料电池技术的应用前景1、交通领域随着科技的飞速发展,基于燃料电池的汽车已经成为未来的发展趋势。
与传统燃油车相比,燃料电池汽车具有零排放、高效、安全性好等优点。
而且,燃料电池汽车的充电时间短、续航里程长,可快速充电,极大地提高了使用体验。
2、能源领域燃料电池技术能够将水转化成电能和热能,可以作为清洁能源在各种场合中发挥作用。
例如,燃料电池技术能够在太阳能和风能等的助力下,使大规模的能源存储成为可能。
3、环保领域燃料电池技术具有零排放,能够显著减少大气污染、水污染等环境问题,并且可以提高人们的生活质量。
如日本在福岛核事故后依托燃料电池技术大力推广水素能源,获得了广泛的社会认可和好评。
4、国防领域由于燃料电池技术能够提供稳定的电源和氢燃料,因此在国防中得到了广泛的应用。
例如,燃料电池技术能够为无人机、侦察和通信设备等提供能源,提高了国防装备的使用效率和可靠性。
三、燃料电池技术的未来发展方向1、提高燃料电池的效率和稳定性燃料电池在实际应用中要求更高的效率和稳定性,这需要研究人员在燃料的选择、电极的设计、催化剂的研究等方面做出更大的突破。
2、开发高性能的燃料电池堆燃料电池堆的稳定性和寿命是燃料电池产业发展的重要因素。
目前,燃料电池堆的制造和组装技术还需要进一步提高,同时需要开发出更高性能、更长使用寿命的燃料电池堆。
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。
燃料电池的应用和发展
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燃料电池的应用和发展
石新军
燃料电池 (f uel cells , FCs) 是继火电 、水电和核 电之后的第四代发电技术 。它是一种将储存在燃料 (如氢气) 和氧化剂 (如氧气) 中的化学能 ,通过电化 学反应过程直接转化为电能的电化学发电装置 。它 是唯一同时兼备无污染 、高效率 、适用广 、无噪声和 具有连续工作和模块化的动力装置 ,被认为是 21 世 纪最有发展前景的高效清洁发电技术 。
图 2D 是丰田汽车公司在 2001 年第 35 届东京 汽车展 上 展 出 的 新 型 汽 油 燃 料 电 池 汽 车“FC HV2 5”,它是用改质型汽油类燃料的清洁碳氢化合物燃料 来制取氢气的 。丰田将改质器做得更小并安装在汽 车底板下 ,其尺寸为宽600mm、厚880mm、高200mm。 据说丰田目前已开始在车辆中安装这种改质器进行 行驶试验 。不过 ,丰田觉得这一尺寸仍然略大 ,准备 进一步将其缩小到现在的 1/ 3 左右 ,以便能够安装 到引擎室中 。
表 1 5 种燃料电池的主要特征
燃料电池
典 型 电解质
工 作 温度 ( ℃)
碱性燃料 电池
KO H 、H2O
80
优点
缺点
转 换 效率 ( %)
启动快 、室 需 以 纯 氧
温 常 压 下 作氧化剂 、 70
工作
成本高
磷酸燃料
电池
H3 PO 4
对 CO 敏
感 、工作温
200
燃料电池技术的发展和应用
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燃料电池技术的发展和应用随着环保意识的不断增强,人们开始关注可再生能源与清洁能源的开发和利用。
作为其中一个潜力巨大的方向,燃料电池技术因其高效、环保、可持续等特点,早已成为人们密切关注的研究热点。
燃料电池技术是一种将化学能直接转化为电能的高效能源转换技术。
它的基本原理是在注入的燃料和氧气的反应中释放能量,并将产生的电子和正离子分离,通过外部电路提取电能。
与化石燃料进行的燃烧反应相比,燃料电池技术产生的主要废料仅为水和热,没有大气污染物的产生,是一种低碳、零排放的清洁能源。
让我们一起来了解燃料电池技术的发展历程和最新进展。
一、发展历程早在1839年,英国化学家C.W.格罗夫斯发现了燃料电池的基本原理,但由于缺乏足够的研究条件和技术手段,燃料电池的开发长期处于停滞状态。
20世纪50年代至60年代,随着宇航技术的不断进步,燃料电池开始逐渐应用于航天装备和军事设施中。
但燃料电池技术仍然存在着使用寿命短、材料成本高等问题,难以在民用电站中得到应用。
20世纪80年代到90年代初期,燃料电池技术得到快速发展。
各国政府和企业开始在能源研究和开发领域中积极投入,并在各领域内进行了广泛的应用实践。
其中,日本先后在家用燃气轮机、轻型车辆和船舶等方面进行了大量的燃料电池技术开发和实验研究,成为世界燃料电池技术领域的重要力量之一。
二、燃料电池技术的分类目前常用的燃料电池技术主要有以下四种:1. 质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池是目前最为成熟的燃料电池技术之一,被广泛应用于汽车、发电、热水器等领域。
其特点是具有高效、稳定的电化学性质、低温快速启动等优点。
2. 固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池是一种高温燃料电池,能够利用多种燃料进行电化学反应,如天然气、甲烷、乙醇等,同时也适用于环保和新能源领域。
3. 碳燃料电池碳燃料电池属于低温燃料电池,与传统的氢燃料电池不同,它采用的驱动液为甲醇、乙醇等碳水化合物。
碳燃料电池可以根据不同的需求来调节燃料,可以在环境恶劣的状态下稳定运行。
燃料电池的研究与应用现状及发展趋势
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燃料电池的研究与应用现状及发展趋势燃料电池是一种利用化学反应将氢气和氧气转化为电能和水的能源转换装置。
这种可再生能源的研究和应用已经有近百年的历史,但是在过去的几十年中才逐渐受到人们的广泛关注和研究。
在当前的能源危机和环境污染问题越来越严重的情况下,燃料电池作为一种高效、低污染、可再生的新能源,被视为未来能源体系的核心之一。
一、燃料电池的研究历史和发展情况燃料电池最早的应用可以追溯到1839年,当时英国科学家威廉·格罗夫发现,将两个氢气和氧气分别通入两个电极中,就可以通过化学反应产生电流。
这个发现开创了燃料电池的研究历程。
从20世纪中叶开始,燃料电池的研究和应用逐渐走向实用化阶段。
美国、日本、欧洲和中国等国家和地区的科学家们相继投入大量资金和人力,深入探究燃料电池的原理和应用。
在过去的几十年里,燃料电池的技术水平已经得到了极大的提高。
其中最重要的一项进展是新型的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的发明和应用,它具有产氢便利、起动速度快、功率密度高、效率大等优点,已经逐渐取代了其他类型的燃料电池,成为了燃料电池技术的主流。
二、燃料电池的应用现状和前景目前,燃料电池已经得到了广泛的应用并取得了许多重要的成果。
以下分别从交通运输、城市能源、农村能源、太空科技和装备制造等方面进行探讨:1.交通运输燃料电池在汽车、火车、飞机和船舶等交通运输领域的应用已经逐步展现出其优越性,尤其是在汽车领域上,它可以大幅提高汽车的能源利用效率和燃油利用率,减少废气排放和环境污染。
近年来,在美国、欧洲和日本等发达国家已投放多款燃料电池汽车,并且取得了一定的成功。
2.城市能源现代城市能源体系存在着能源短缺和能源浪费等问题,同时城市环境也面临着水污染、气体污染等方面的问题。
在这种情况下,采用燃料电池作为城市能源的主要供应源,可以很好地解决这些问题。
例如,通过燃料电池发电可以实现城市垃圾的无害化处理,同时可以生产出清洁的水和二氧化碳,这种清洁能源的形式可以很好地满足城市的能源供应需求。
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燃料电池技术的发展及应用前景一、引言随着全球对能源的需求增加和化石燃料的逐渐枯竭,新型能源技术的研究越来越受到人们的关注。
燃料电池技术是一种新型的清洁能源,具有高效、环保、安全等特点,被广泛应用于汽车、电力和航空等领域。
本文将对燃料电池技术的发展及应用前景进行探讨。
二、燃料电池技术的发展历程燃料电池作为一种能够将水和氢的化学能量直接转化成电能的一种装置,其发明历史已经有两个世纪的历史。
从构思到实现,燃料电池技术的发展历程经历了多年的探索和实践。
最早的燃料电池设备是1801年由英国化学家Nicolao Jacque·Charles and John Frederick Daniell 制造的Daniell电池。
它是由两个相反电极之间的液体提供电子的能力,类似于现代电池的工作原理。
到了19世纪50年代,法国科学家Groves发明了第一个直接以水解反应产生氢气作为燃料的燃料电池。
到了20世纪60、70年代,燃料电池技术得到了大力的发展,美国能源研究和开发管理局研制了世界上第一个用于太空探索的燃料电池,并在1965年NASA使用燃料电池为Gemini 5号飞船提供电力。
1980年代以来,世界各国开始组织燃料电池研究工作,不断提高燃料电池的效率和稳定性。
三、燃料电池技术的原理燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应的方式转化成电能的技术。
其基本原理是通过化学反应将氢气中的电子从它的原子中分离出来,形成一个正极和一个负极。
果正负极分别与电路相连,就可以得到电能。
燃料电池分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、直接甲醇燃料电池等种类。
其中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)是应用最广泛的一种,其原理是将氢气与在电极表面的氧气反应,产生电子流和离子流,电子在加热板上流动,离子由膜电解质穿过膜通道,在阳极和阴极之间形成电化学反应,并释放出水。
四、燃料电池技术的优势燃料电池技术作为新型的清洁能源,相较于传统的化石燃料具有以下优势:1、高效:相较于内燃机,燃料电池的发电效率更高,可以达到50%左右。
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。
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燃料电池的应用与发展 Revised by Jack on December 14,2020燃料电池的应用与发展在今天这个经济高速发展的社会,资源问题成了大家关注的重点问题。
煤炭、石油量逐渐减少,人们迫切地寻求可替代资源来缓解能源危机。
燃料电池也开始为越来越多的人关注,对其的研究也在卓有成效的进行。
在中国,2008年奥运会,23辆燃料电池汽车示范运行万公里。
到了2010年世博会,这个数字上升到196辆和91万公里。
燃料电池汽车是“十五”期间全国12个重大研究专项之一。
2012年3月两会期间,科技部电动汽车重大项目管理办公室副主任甄子健认为,燃料电池汽车在5到10年后,将可以像近两年的电动汽车一样,通过示范运行进入商业化销售阶段。
作为一种新技术燃料电池对于大家来说都还挺陌生,下面想来介绍一下加深大家的认识。
燃料电池发电是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。
它是一种不经燃烧直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置。
1839年,英国的William Grove首次发现了水解过程逆反应的发电现象,燃料电池的概念从此开始。
100多年后,英国人Francis T.Bacon使燃料电池走出实验室,应用于人们的生产活动。
20世纪60年代,燃料电池成功应用于航天飞行器并逐步发展到地面应用。
今天,随着社会经济的飞速发展,随之而来的不仅是人类文明的进步,更有能源危机,生态恶化。
寻求高效、清洁的替代能源成为摆在全人类面前的重要课题。
继火力发电、原子能发电之后,燃料电池发电技术以其效率高、排放少、质量轻、无污染,燃料多样化等优点,正进一步引起世界各国的关注。
1.燃料电池的工作原理:燃料电池实际上是一个化学反应器,它把燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能。
它没有传统发电装置上的原动机驱动发电装置,也没有直接的燃烧过程。
燃料和氧化剂从外部不断输入,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。
燃料电池的工作不只靠电池本身,还需要燃料和氧化剂供应及反应产物排放等子系统与电池堆一起构成完整。
的燃料电池系统.燃料电池可以使用多种燃料,包括氢气、一氧化碳以及比较轻的碳氢化合物,氧化剂通常使用纯氧或空气。
它的基本原理相当于电解反应的逆向反应,即水的合成反应,燃料及氧化剂在电池的阴极和阳极上借助催化剂的作用,电离成离子,由于离子能够通过二电极中间的电解质在电极间迁移,在阴电极、阳电极间形成电压。
当电极同外部负载构成回路时,就可向外供电(发电)。
2.燃料电池的发展简史及其性能:1839年,William Grove提出了氢和氧反应可以发电的原理,并发明了第一个燃料电池。
他把封有铂电极的玻璃管浸入稀硫酸中,电解产生氢和氧,连接外部装置,氢和氧就发生电池反应,产生电流。
1897年,W.Nernst用氧化钇和氧化锆的混合物作为电解质,制作成了固体氧化物燃料电池。
1900年,E.Baur研究小组发明了熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC).此后,等人就此进行了一些拓展性的研究.1959年,Bacon发明了双孔烧结Ni气体扩散电极,并演示了5kW的碱性燃料电池系统。
1962年,美国通用电力公司发展了PEMFC技术,质子交换膜燃料电池PEMFC 和AFC燃料电池先后被成功用于双子星座和Apollo登月飞行。
1967年,磷酸燃料电池(PAFC)问世,并获得优先发展。
……………………1993年,世界上第一个以PEMFC作为动力电源的电动客车出现在加拿大街头。
燃料电池按电解质的类型分类可分为:碱性燃料电池(AFC),磷酸型燃料电池(PAFC),质子交换膜燃料电池(PEMFC),熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),固体氧化物燃料电池(SOFC),。
2.1 碱性燃料电池(alkaline fuel cell)简称AFC这种电池是以氧氧化钾或氢氧化钠等碱性溶液为电解质,电解液渗透于多孔而惰性的基质隔膜材料中,导电离子为OH-,使用的电催化剂主要是贵金属(如铂、钯、金、银等)和过渡金属(如镍、钻、锰等)或者由它们组成的合金。
电池的工作温度一般在60℃~90℃范围.它设计简单,但不耐CO2,所以原则上它必须采用纯氢和纯氧做为燃料。
2.2 磷酸盐燃料电池(phosphoric acid fuel cell)简称PAFC这种电池一般以Pt/C为电极基材,电解质为吸附于SiC上的85%的磷酸溶液,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。
缺点是电导率较低且有漏液问题。
2.3 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell)简称PEMFC这种电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,无污染。
室温下快速启动。
2.4 熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell)简称 MCFC 该型电池采用多孔Ni/A1/Cr作阳极,NiO为阴极。
Li2CO3/Na2CO3为电解质,并加入LiALO2做稳定剂。
MCFC型燃料电池由于反应温度高,正常工作温度在650℃左右,电解质成熔融态,电荷移动很快,在阴阳电极处电化学反应快,因此可不用昂贵的贵金属作催化剂;对燃料适应广,可直接使用天然气或煤气作为燃料使用,降低了投资;可同汽轮发电机组组成联合循环,进一步提高发电效率.其优点是高效,耐CO。
主要缺点是启动时间长。
2.5 固体氧化物燃料电池(mild oxide fuel cell)简称SOFC固体氧化物燃料电池,又称高温燃料电池,电解质采用ZrO2+Y2O3,阳极为Ni+ZrO2 (Y2O3),阴极为La/SrMnO3。
电解质允许氧离子自由通过,而不允许氢离子和电子通过。
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 00012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,带来材料耐高温,耐腐蚀问题。
3.应用3.1AFC在已开发的燃料电池中碱性燃料电池是最早获得实际应用的。
美国的阿波罗登月飞船和航天飞机等轨道飞行器都采用这类燃料电池作为搭载电源,实际飞行结果表明电池系统具有很高的可靠性。
20世纪80年代中期以后,随着一些新材料的应用及工艺的不断改进,碱性氢氧燃料电池的性能得到完善,比如工作温度、工作压力、电流密度提高,比质量(单位功率的质量)显着减小等。
3.2PAFC该型电池技术成熟,目前这类电池在城市发电,供气及其他工业项El上广为试用如在宾馆、医院、办公楼、工厂等地方用PAFC来进行辅助供电、供热。
还有一种采用生物气体的PAFC体系已被开发出来,而在废弃物质的处理方面,含有甲烷的沼气或其他有机气体已经被利用。
大规模利用生物沼气的PAFC可望在将来应用于垃圾回收领域,解决一大社会难题。
3.3PEMFC质子交换膜燃料电池以氟磺酸型或非氟磺酸型质子交换膜为固体电解质,能量转换效率高,无污染,可在室温下快速启动,特别适合用做动力电源。
美国通用电器公司在20世纪60年代就将PEMFC电池用于双子星座航天飞机。
它又是电动车的最佳驱动电源,受到美国、德国、加拿大和日本等发达国家政府及国际汽车业巨头如德国奔驰公司和美国通用汽车公司等企业的支持,发展势头非常强劲。
1993年,加拿大Ballard公司研制出世界上第一辆燃料电池公共汽车。
1999年,美国福特汽车公司和日本丰田汽车公司分别研制出质子交换膜燃料电池电动汽车。
汽车工业的介入是推动PEMFC快速发展的最主要的动力。
3.4MCFC美国是从事熔融碳酸盐燃料电池最早和技术高度发展的国家之一,美国对熔融碳酸盐电池的开发重点在大容量的MW级机组的开发,从事熔融碳酸盐燃料电池研究和开发的主要单位为煤气技术研究所(IGT),该所已于1987年组建了M —C动力公司和能量研究所(ERC),这两个单位现在均具有熔融碳酸盐燃料电池电站的生产能力,日本从1981年开始研究发展熔融碳酸盐燃料电池技术,在完成lkw,10kw,30kw和100kw熔融碳酸盐燃料电池系统的试验后,于1988年由23家公司成立了熔融碳酸盐燃料电池研究协会,目的是发展1 000kW的熔融碳酸盐燃料电池分散电站。
1993年,大连化物所由所长基金资助10万元开展了MCFC研究,1994年中科院将MCFC列为院重点项目,投资50万元加以支持,目前大连化物所已完成LiAIO2隔膜材料的制备,小电池设计及评价装置的建立。
单电池性能已达到日本20世纪80年代中期水平、正准备开展百w级MCFC装置的研制。
3.5 SOFC美国对SOFC的研究处于世界领先地位,2001年8月更又投资5亿美元进行SOFC的研制开发。
目前美国国内进行该项目的单位主要有西屋动力公司,霍尼韦尔公司,Delphi自动系统公司等几家。
作为日本“月光计划”的一部分,日本国内的三菱重工业公司在这一方面发展迅速,计划2010年将SOFC推入实用化水平。
国内SOFC的主要研制单位有大连化物所,中科院上海硅酸盐研究所,吉林大学,中国科技大学,中科院北京化冶所等单位。
目前我国已具备了研制数kw 级SOFC发电系统的能力。
4.燃料电池的应用前景展望随着人类能源和生存环境的问题日益严峻,积极发展高效无污染的能源成为日益迫切的课题,燃料电池作为21世纪的绿色能源,它的高效无污染的突出优点是其它发电方式所无法比拟的:1)污染小:火电站排出烟气、汽车排出尾气中的和NOx等污染物污染了环境,更直接危害人的身体健康。
以氢氧燃料电池为例,它的反应产物是水,与传统的火力发电相比较,它减少了粉煤灰造成的大气污染;同时,由于它自身不需要用水冷却,可以减少传统发电带来的废热污染;2)噪音低:燃料电池发电时噪声很小,实验表明,距离40kW磷酸燃料电池电站的噪声水平是60dB,而和11MW的大功率磷酸燃料电池电站的噪声水平已经达到不高于55dB的水平。
3)系统负荷变动的适应能力强:火力发电的调峰问题一直是个难题,发电出力的变动率最大为5%,且调节范围窄,而燃料电池发电出力变动率可达每分钟66%,对负荷的应答速度快,启停时间很短。
另外,燃料电池即使负荷频繁变化,电池的能量转化效率也并无大的变化,运行得相当平稳。
4)燃料来源广:燃料电池可以使用多种多样的初级燃料,包括火力发电厂不宜使用的低质燃料,作为燃料电池燃料来源的不仅可以是可燃气体,还可以是燃料油和煤。
煤炭是我国的主要能源,煤炭的利用存在着污染大、效率低、资源不能充分合理利用的紧迫问题.通过煤制气的方式为燃料电池提供原料气而得到电能,是解决上述问题的有效手段.5)易于建设:燃料电池具有组装式结构,不需要很多辅机和设施。