燃料电池原理及应用ppt课件

❖ 基于上述理由．主要的汽车生产厂、电机厂、电力 及城市煤气等与能源有关的企业竞相开发研制燃料 电池。同时，各国政府也给予积极的支持，促使燃 料电池的研究与开发不断深入。燃料电池一定会成 为21世纪能源中的一颗璀璨明珠。
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二、开创新能源
❖ 现有能源的最大问题是大量消费化石燃料，因而会 造成对环境的破坏。为了减缓和防止破坏环境，限 制化石燃料的使用以及积极推广使用自然能源已是 大势所趋。
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洁净、安全的发电装置
❖ 燃料电池发电时只排放出水；而使用石油或 煤炭的火力发电，燃烧化石燃料时排放出的 氮氧化物和硫化物等都是有害物质．排放的 二氧化碳又是造成地球温室效应的主要因素。 因此，这些排放有害物质的发电装置正逐渐 受到限制。
❖ 燃料电池也不同于核能发电，它不产生放射 性的废弃物，可以说是危险性极低的发电装 置。
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可组成电能和热能同时利用的“发电 及余热利用系统”
❖ 大型发电站一般距离用户较远，所以其发电 的余热不能被很好地利用，几乎都被浪费掉。
❖ 燃料电池则不同，它可以安放在能够利用到 余热的地方，组成电能和热能同时利用的 “发电及余热利用系统”，可以最有效地利 用能源。
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应用范围日益广泛
❖ 现在燃料电池不仅可以应用到最受人们关注的燃料 电池车、工厂、办公楼以及普通家庭，甚至还可以 用于移动电话等许多领域。其普及应用的前景十分 看好。
❖ 虽然风能或太阳能在无风时或夜间不能利用，但通 过与燃料电池组合，就能够组成稳定且洁净的能源 系统。
❖ 降低成本方面也大有希望，特别是燃料电池车已取 得突破性的进展，成本将会大幅度地降低。
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燃料电池不同于一般的“电池”
❖ 既然燃料电池是一种发电装置，那么就有必要说明 它被称为“电池”的原因。
❖ 在介绍燃料电池的结构之前，首先要说明与它关系 较为密切的干电池。
❖ 干电池是由电解质(溶于水时能分解出阳离子和阴离 子并导电的物质)和两个电极组成。锰电池中的锌电 极具有容易释放电子的性质，而二氧化锰电极则具 有容易得到电子的性质。当用一根导线连接央着电 解质的两个电极时，电子在导线中移动(电流)，而 离子则在电解质中移动。这就是干电池产生电流的 化学原理。
❖ 另外，由于燃料电池不是通过燃烧发电，所以几乎 不产生氮氧化物（NOx）等有害的物质，对环境的 不良影响极小，如木材屑、家畜粪便及生物垃圾等， 这些以前不能作发电燃料的物质，如果转化为甲烷 就能有效地利用。具有可以实现“环保型社会”的 优点。
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❖ 将来，如果不使用化石燃料，而是通过风能发电或 太阳能发电来电解水得到足够的氢，那么就能够实 现完全洁净的能源系统。
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燃料电池的结构
❖ 燃料电池的结构与干电池基本相同。它也是 通过化学反应，电子在夹着电解质的两个电 极间的连接导线中移动产生电流，同时，离 子在电解质中移动。
❖ 理想的替代能源是太阳能和风能等可再生能源。风 力发电已经在欧洲的某些地区应用。由于受地形和 气象条件的限制，在普及性方面还很困难。太阳能 发电系统不仅效率低，而目成本也居高不下，还不 能普及。
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❖ 在众多的能源转换装置中，燃料电池的优点最为突 出。它是通过氢与氧的反应发电，反应产物是水。 氢和氧径自然界中大量存在，取之不尽，并且排出 的水也不污染环境。所以，它是最佳的选择。
❖ 200多年前人们已经发明了燃料电池，但当时认 为该技术是不可能普及应用的。直至最近几年，才 被人们所认识，并称之为“能源的革命“。
❖ 目前，燃料电池实际应用的例子还比较有限，实 用化方面还有许多技术问题需要解决。尽管如此， 由于燃料电池具有保护地球环境以及可构筑环保型 社会等诸多优势，已引起广泛地关注。
❖ 空气中有大量的氧气，但是地球上的氢却不是以氢 原子的状态单独存在，需要从含有含氢的化合物的 各种原料中高效率地提取。其中，最有希望的是天 然气(甲烷)和甲醇等碳氢化合物，也包括石油和煤 炭等化石燃料。
❖ 在提取氢的过程(称为重整)中要消耗能量，同时也 会排放出一些有害物质。
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❖ 需要指出的是．燃料电池虽然也有使用天然气、石 油和煤炭等化石燃料的情况，与现有的火力发电相 比，也仍具有高效率的优点。
燃料电池原理及应用
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燃料电池有什么用
❖ 以氢为燃料发电的燃料电池作为21世纪的能源，可 以在许多领域中应用。燃料电池的普及将会极大地 拉动经济发展，尤其典型的是汽车产业。
❖ 燃料电池不仅可以有效控制地球温室效应和保护环 境，还可以解决现有资源枯竭时的能源问题。
❖ 到目前为止．一直支持大量生产和大量消费型社会 的化石燃料将被氢取代，以氢为主流的能源革命已 经拉开了序幕。
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了解燃料电池
❖ 现在能够真正了解燃料电他的人很少。原因主要是： ❖ 首先，是“燃料电池”这个名词容易使人误解。燃料电池
原本是一种与火力发电和核发电相同的发电装置，但从字面 上却容易使人联想到电池，以为是一种新型的干电池或蓄电 池。 ❖ 其次，是其用途非常广泛。 由于它可以作为发电厂、汽 车的动力源及手机电源等，其组成和工作原理等有时也许难 以理解。 ❖ 另外，燃料电他的研究开发速度太快大概也是其原因之一。 在不久以前还被称为“理想的技术”的燃料电地即将普及， 速度之快今世人始料不及。 ❖ 尽管还有一些有待解决的技术课题，但人们还是希望了解 已经实用化的很多东西。
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高效率、分散型的发电装置
❖ 通过高压线路长距离地把从遥远的大型发电 站发出的电能输送到用户，电能损失和成本 都较高，是一种低效率的方法。
❖ 然而，燃料电池不论规模大小，都可以设置 在需要电的工厂或住宅附近，因而可以提高 综合效率。
❖ 另外，用于车辆时，也能很好地适应运行、 停止以及载荷的变化(发电量大小可变化)。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本讲主要内容
❖ 本讲内容从燃料电池被关注的原因到其原理 和组成，以及应用领域等方面均作了简要介 绍，并且涉及到目前的开发情况等。可以作 为在更深入地学习燃料电池之前的基础知识 掌握。
❖ 希望燃料电池能被更多关心环境问题的人们 所了解。
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一、燃料电池的优势
❖ 燃料电池是现在最引人注目的能源装置之一，其原 理非常简单，它通过氢与氧的化学反应产生电能和 热能。因为是通过化学反应而产生电能，所以称为 “电池”，实际上是一种发电装置。