氢能和燃料电池资料
氢能和燃料电池在汽车工业中的应用
氢能和燃料电池在汽车工业中的应用氢能和燃料电池是当今汽车工业中非常热门的话题。
这两种技术被认为是未来汽车工业的重要发展方向。
氢能和燃料电池的应用能够有效地解决汽车尾气排放问题和能源利用问题。
本文将从氢能和燃料电池的定义、原理、优点和目前的应用现状等方面进行介绍。
一、氢能和燃料电池的定义和原理氢是一种非常干净的能源，在燃烧时只会产生水和少量的热。
因此，氢已被视为未来能源的一种很好的选择。
氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应转化为电能的装置。
其基本原理是通过氢气和氧气发生化学反应，产生电能，并以此驱动发动机工作。
在氢燃料电池中，氢燃料和氧气在电极上发生氧化还原反应，同时释放出电子和离子。
电子在电路中流动产生电能，离子通过离子交换膜传递到另一电极，与电子和氧气发生还原反应，最终形成水。
整个过程是无污染的。
二、氢能和燃料电池的优点相对于传统的燃油发动机，氢燃料电池具有以下优点：1.空气污染少氢燃料电池的唯一副产品是水，不存在二氧化碳、氮氧化物、硫化物等有害物质的排放。
因此，它是一种无污染的能源。
2.能源利用率高氢燃料电池的能源利用率比传统燃油发动机高得多。
在一次化学反应中，氢燃料电池的能源利用率可达60%，而传统的燃油发动机只有20%左右。
3.噪音小氢燃料电池的工作声音非常轻，并且很安静，与传统的燃油发动机相比更为优秀。
4.节约能源氢的储存方式多种多样，可以使用电解水、煤炭气化和生物质等方式来得到，比如通过太阳光或风能将水分解成氢气，这样能够更好地利用可再生资源，同时还能减轻对石油等化石燃料的依赖。
5.掌握核心技术氢燃料电池技术属于国际上的高新技术领域，完全属于国内掌握的核心技术。
对于我国正在发展的汽车工业而言，氢燃料电池技术的掌握有着非常重要的战略意义。
三、目前的应用现状目前，氢燃料电池技术在汽车工业中的应用已经相当广泛。
其中，日本、韩国和美国是氢能和燃料电池在汽车工业中的最大应用国家。
在中国，氢燃料电池技术虽然还处于起步阶段，但是国家已经开始积极鼓励其在汽车工业中的应用。
氢能和燃料电池及其船舶应用进展
氢能和燃料电池及其船舶应用进展1.氢能和燃料电池的概念和原理氢能是一种清洁、可再生的能源，其能在氢燃料电池中进行电化学反应，产生电能。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中最常用的是氢氧化物质和电化学过程。
燃料电池通常由阳极、阴极和电解质三个关键部分组成。
在氢氧化物质中，氢气通过阳极进入电解质，同时氧气通过阴极进入电解质。
在电解质中，氢气和氧气通过电化学反应产生电能，并产生水蒸气作为副产品。
2.氢能和燃料电池在船舶应用中的进展目前，氢能和燃料电池已经在一些船舶上进行了试验和应用。
例如，日本东京电力公司正在试验使用燃料电池供电的巡航船。
这些燃料电池可以提供持续的电力，并且充电时间短，非常适合用于电动船舶。
另外，瑞典的一家航运公司正在研发燃料电池船舶，计划于2024年开始商业运营。
这些船舶将使用氢燃料电池和电动发动机，以减少碳排放和噪音污染。
3.氢能和燃料电池在船舶应用中的未来发展趋势随着氢能和燃料电池技术的不断发展，其在船舶应用中的应用前景也越来越广阔。
未来，氢能和燃料电池船舶有望实现全球航运的零排放，从而帮助减少对化石燃料的依赖，保护环境。
然而，目前氢能和燃料电池船舶仍然面临一些挑战。
首先，氢气的产生和存储需要大量的能源，导致能源效率不高。
其次，燃料电池的成本仍然较高，需要进一步的技术创新和经济支持。
因此，未来的发展需要在技术创新、政策支持以及国际合作等方面加强努力。
例如，继续研发氢燃料电池技术，提高能量转换效率，降低成本。
同时，政府可以通过相关政策和财政支持，鼓励航运公司和造船企业投资氢能和燃料电池船舶。
总而言之，氢能和燃料电池在船舶应用中具有巨大的潜力。
通过进一步的技术创新和政策支持，氢能和燃料电池船舶有望成为未来航运行业的重要发展方向，促进可持续发展和环境保护。
氢能与燃料电池
汇报人：
目录
氢能与燃料电池概述 氢能技术
氢能与燃料电池 概述
氢能定义：氢 气作为能源的
利用方式
燃料电池定义： 通过氢气与氧 气反应产生电 能的技术装置
燃料电池工作 原理：通过电 解质隔膜将氢 气与氧气分开， 通过电化学反
应产生电能
燃料电池优点： 高效、环保、
可再生能源
氢能与燃料电池技术不断进步 政策支持推动产业发展 氢能与燃料电池应用领域不断扩大 未来发展前景广阔
氢能将成为未来的主流能源 燃料电池将在交通运输、电力等领域得到广泛应用 氢能与燃料电池技术的不断发展将促进能源结构的优化 社会对环保和可持续发展的需求将进一步推动氢能与燃料电池的发展
氢能技术
电解水制氢 天然气重整制氢 生物质气化制氢 太阳能光解制氢
压缩氢气：高 压气体储存技 术，储存量大，
储存效率高
液态氢气：储 存温度低，储 存效率高，但
储存难度大
固态氢气：储 存效率高，储 存难度低，但
成本较高
管道运输：适 用于大规模、 长距离运输， 但建设成本高
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氢气和燃料电池的科普知识
氢⽓和燃料电池的科普知识氢⽓和燃料电池的科普知识 氢燃料电池供⽓系统氢燃料电池车的⼯作原理是：将氢⽓送到燃料电池的阳极板（负极），经过催化剂（铂）的作⽤，氢分解成氢离⼦和电⼦，氢离⼦（质⼦）穿过质⼦交换膜，到达燃料电池阴极板（正极），⽽电⼦是不能通过质⼦交换膜的，这个电⼦，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从⽽在外电路中产⽣电流。
下⾯是⼩编为⼤家整理的氢⽓和燃料电池的科普知识，仅供参考，欢迎阅读。
1、氢燃料电池供⽓系统燃料电池如何发电？ 与电池类似，燃料电池通过电化学反应产⽣电，其产⽣电⽽没有任何燃烧。
与电池不同，燃料电池不会⽤完和⽆需充电，并且只要提供恒定的燃料和氧⽓源，就会持续提供电⼒。
2、燃料电池产⽣什么？ 燃料电池通常使⽤氢产⽣电并且仅仅发出⽔和热。
对于聚合物电解质膜（PEM）燃料电池，将氢⽓进料到燃料电池的⼀侧，并将氧⽓进料到另⼀侧。
氢离⼦穿过膜并与另⼀侧上的氧反应以形成H2O（或⽔）并产⽣电。
3、什么时候发明了第⼀个燃料电池？ 威尔⼠的科学家威廉·罗伯特·格罗夫爵⼠在1839年被发明燃料电池。
但是，这项技术直到20世纪60年代才被商业化使⽤。
4、你如何提⾼燃料电池系统产⽣的电量？ 单个燃料电池产⽣⼤约⼀伏的功率。
为了增加产⽣的电量，将单个燃料电池组合以产⽣燃料电池堆。
根据应⽤，燃料电池堆可能仅包含⼏个电池，例如当⽤于便携式发电⽤于笔记本电脑或其他消费电⼦产品时，或者⼏百个单独的电池，例如当⽤于为乘⽤车辆供电时。
5、什么时候燃料电池⾸先在太空中使⽤？ NASA⾸先在1965年使⽤⼆氧化碳燃料电池在双⼦座5任务期间向车载电⼦装置供电，打破了世界上载⼈航天飞机的耐久性记录。
燃料电池不仅提供电⼒，⽽且为宇航员提供⽔。
这项技术得到改进，并⽤于所有随后的载⼈太空任务，包括阿波罗和航天飞机⽅案。
6、第⼀个要通过环境保护局认证的燃料电池电动车是什么？ 雪佛兰Equinox燃料电池车福特福克斯燃料电池车；通⽤汽车公司在1966年开发了第⼀个可公共驱动的`燃料电池电动汽车。
氢能源及燃料电池简介介绍
01
加强氢能源及燃料电池的宣传 和教育，提高公众对氢能源及 燃料电池的认知度和接受度。
02
通过示范项目和应用案例，让 公众了解氢能源及燃料电池在 环保、节能和可持续发展等方 面的优势和贡献。
03
建立健全的售后服务体系，提 高用户对氢能源及燃料电池产 品的信任度和满意度，促进市 场的进一步拓展。
THANKS
04
氢能源与燃料电池的经济与社 会效益
对环境的影响
01
减少温室气体排放
氢能源燃烧只产生水，不产生二 氧化碳等温室气体，有助于减缓 全球气候变暖。
02
降低空气污染
03
降低噪音污染
氢能源替代化石燃料可显著减少 空气中的颗粒物、硫化物和氮化 物等污染物，改善空气质量。
燃料电池电动汽车在行驶过程中 几乎无声，提高了居民的生活质 量。
03
国际氢能源及燃料电池产业联盟和标准化组织众多，推动产业发展和 技术标准化。
04
国外主要汽车厂商纷纷推出氢燃料电池汽车，扩大应用场景。
技术挑战与解决方案
技术挑战 氢能源及燃料电池技术的成本、效率和安全性仍需提高。
氢气储存和运输技术难度较大，需要解决高压和低温等问题。
技术挑战与解决方案
• 氢燃料电池汽车的基础设施建设尚不完善 ，加氢站数量较少。
国内外发展现状
01
国内发展现状
02
我国在氢能源及燃料电池领域的研究起步较晚，但 近年来发展迅速。
03
国家政策大力支持，推动氢能源及燃料电池技术的 研发和应用。
国内外发展现状
• 国内已建成多个氢能源及燃料电 池产业基地，形成了一定的产业 链。
国内外发展现状
01
国外发展现状
氢能与燃料电池技术的研究与应用
氢能与燃料电池技术的研究与应用随着全球气候变化日益严峻，发展清洁能源已成为世界各国普遍认同的大势所趋。
氢能与燃料电池技术作为一种高效、清洁的新型能源，受到越来越多的关注和研究。
本文将从氢能的来源、燃料电池的工作原理、技术现状和应用前景等方面探讨氢能与燃料电池技术的研究与应用。
一、氢能的来源氢是一种无色、无味、非常轻的气体，是地球上最常见的元素之一。
它广泛存在于自然界中，如太阳、原生质、地下水等，同时也可以通过水解、重分解、乙烷蒸气重整等化学反应获得。
目前，工业上普遍采用乙烷蒸气重整以及电解水的方法来生产氢气。
二、燃料电池的工作原理燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由阳极、阴极、电解质和电路组成。
在燃料电池中，电解质夹在阴阳极之间，阳极和阴极分别与燃料和氧气接触。
当燃料在阳极处与催化剂接触时，燃料被氧化成离子和电子。
离子在电解质中流动到阴极，而电子则通过外电路流入阴极，从而产生电流。
同时，氧气在阴极处与电子结合形成水。
三、技术现状目前，燃料电池技术已经获得了长足的发展，涉及到不同种类的燃料电池，如质子交换膜燃料电池、碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
各种不同的燃料电池有着各自的特点和优势。
例如，质子交换膜燃料电池具有体积小、重量轻、启动快、效率高、排放少等特点，因此在轻型车辆和移动设备中应用广泛。
固体氧化物燃料电池则具有高效率、寿命长、适用于大规模能源系统等特点，因此在电网调峰、污水处理等领域有着广泛的应用前景。
四、应用前景燃料电池技术在能源领域有着广阔的应用前景。
一方面，它能够替代传统的化石燃料，降低二氧化碳排放，帮助实现能源的清洁化。
另一方面，燃料电池还可以应用于电动汽车、家用燃料电池发电机、备用电源和微型热电联供系统等领域。
此外，燃料电池与太阳能、风能等可再生能源相结合，能够实现能源的多元化和互补，提高能源的利用效率和经济效益。
不过，目前燃料电池技术仍然存在一些挑战和难点，如催化剂稳定性、耐久性、成本控制等问题。
氢能利用和燃料电池技术
氢能利用和燃料电池技术氢能利用和燃料电池技术的发展，对于实现可持续能源和减少碳排放具有重要意义。
氢能利用是指将氢气作为能源来进行各种工业和生活领域的应用。
而燃料电池技术是利用氢气作为燃料，通过化学反应产生电能的一种先进能源技术。
氢气是一种无污染的能源，燃烧时只产生水，不产生温室气体和污染物，对环境友好。
此外，氢气储存密度大，携带方便，具有高能量密度，可以长时间供应电力。
因此，氢能利用和燃料电池技术在可持续能源和环境保护方面具有巨大潜力。
氢能利用的应用非常广泛，可以用于交通运输领域、工业和家庭能源供应等。
在交通运输领域，氢燃料电池车辆是目前最受关注的应用之一、与传统燃油车相比，氢燃料电池车辆具有零排放、静音、快速加氢等优势。
在工业领域，氢气可以作为燃料替代天然气或石油，用于发电、加热和工艺用途。
在家庭领域，氢燃料电池可以作为微型燃料电池系统，为家庭提供热水和电力。
由于氢气的高能量密度和长时间供应能力，使用氢气作为能源可以满足不同领域的不同需求。
燃料电池技术是氢能利用的重要组成部分。
燃料电池是一种将燃料和氧气通过化学反应转化为电能和热能的装置。
最常见的燃料电池类型是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。
PEMFC具有快速启动、高效率、低温操作的特点，适用于交通运输和便携式设备等领域。
另外，固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高温燃料电池，可以利用多种燃料，如氢气、天然气和生物质。
由于SOFC可以高效利用废热，具有高效、稳定的特点，在工业领域有较大的应用潜力。
然而，氢能利用和燃料电池技术的发展仍面临一些挑战。
其中之一是氢气的储存和运输。
由于氢气是一种高能量和低密度的气体，其储存和运输需要特殊的设备和系统。
另外，氢气的制备也需要大量的能源，因此，可再生能源的开发和利用对氢能利用和燃料电池技术的推广至关重要。
此外，燃料电池的成本仍较高，限制了其在市场上的推广和应用。
为了推动氢能利用和燃料电池技术的发展，政府和企业需要制定相应的政策和相关法规，增加对氢能利用和燃料电池技术的投资和支持。
氢能源及燃料电池简介介绍
氢能源的安全使用与运
01
安全性
氢气易燃易爆，使用时需注意安全，远离明火和 高温环境。
02
运输方式
氢气运输可以采用管道、车辆等方式，需确保运 输过程的安全性和可靠性。
03
燃料电池的类型与应用
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
总结词
质子交换膜燃料电池是一种高效、环保的能源转换装置，具有高能量密度和快速充电等特点。
详细描述
PAFC采用磷酸溶液作为电解质，可以将氢气和氧气通过膜反应转化为电能和磷酸。这种燃料电池具有 较高的效率和中等能量密度，同时其运行温度适中，适用于各种应用场景。PAFC广泛应用于固定电源 、船舶等领域。
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
总结词
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温燃料电池， 具有高能量密度、高效率等特点。
02
氢能源的生产与储存
氢能源的生产方法
电解水制氢
通过电解水分解为氢气和 氧气，是最直接、清洁的 制氢方式。
天然气重整制氢
利用天然气在高温高压下 重整生成氢气和二氧化碳 ，制氢效率高但碳排放较 高。
生物质发酵制氢
利用生物质如秸秆、畜禽 粪便等通过发酵产生氢气 ，具有可持续性和环保性 。
其他可再生能源制氢
多元化能源供应
氢能源可以作为多种能源的供应方式，如电力、热能和运 输能源等，能够满足不同领域的需求，为能源的可持续发 展提供支持。
促进可再生能源利用
氢能源的生产主要依赖于可再生能源，如太阳能、风能等 ，其发展将进一步促进可再生能源的利用，减少对传统能 源的依赖。
燃料电池的发展前景与趋势
01
燃料电池技术不断进步
如太阳能、风能等通过电 解水或光解水制氢，是未 来发展的重要方向。
氢能与燃料电池技术
氢能与燃料电池技术
氢能与燃料电池技术是一种可持续能源解决方案，它利用氢气作为燃料，通过燃料电池转化为电能。
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其基本原理是利用氧气和氢气之间的化学反应产生电能。
燃料电池通过化学反应将氢气与氧气中的氧化物还原为水，同时释放出电子，通过电子流动产生电能。
燃料电池具有高效率、零排放、低噪音和可再生等优点，被认为是一种清洁能源技术。
氢能作为燃料电池的燃料具有丰富、清洁、可再生等特点，可以通过水电解、生物质转化、天然气蒸汽重整等方式进行制备。
氢能具有高能量密度和可储存性好的优点，适用于不同领域的能源需求，包括交通运输、工业生产和电力供应等。
随着氢能与燃料电池技术的发展，许多国家和地区开始加大对氢能研发和应用的投入。
燃料电池汽车、燃料电池供电系统和储氢技术等相关产品也逐渐商业化。
预计未来氢能与燃料电池技术将在能源转型和气候变化应对中发挥重要作用。
氢能与燃料电池产业概论 第四章 氢燃料电池
金属双极板
质量轻，易成型，强度高、韧性 好和成本低
耐腐蚀较差
复合材料双极板 化学稳定性好，耐腐蚀，易成型
导电率较低，厚度较大
氢能与燃料电池产业概论
氢燃料电池是以氢气为燃料，通过电化学反应，将燃料中的化学能直接转变为电能 的发电装置，具有能量转换效率高、零排放、无噪声等优点。
氢燃料电池分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池(SOFC)、 熔 融 碳 酸 盐 燃 料 电 池 （ M C F C ） 、 碱 性 燃 料 电 池 （ A F C ） 、 磷 酸 型 燃 料 电 池 （ PA F C ） 等 类别。
氢燃料电池
2023年
目录
CONTENTS
01 氢 燃 料 电 池 工 作 原 理 02 氢 燃 料 电 池 堆 03 氢 燃 料 电 池 辅 助 系 统 04 氢 燃 料 电 池 系 统 控 制 技 术
氢能与燃料电池产业概论
01 氢 燃 料 电 池 工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作 原 理
氢能与燃料电池产业概论
氢燃料电池工作原理
氢能与燃料电池产业概论
氢燃料电池工作原理
■结构简单、噪声低。氢燃料电池的结构简单、紧凑。运动部件少，因而它工作时安静，噪声很低。 ■可靠性高。因为氢燃料电池的运动部件很少，因而也具有很高的可靠性，可作为应急电源和不间断电源 使用。 ■兼容性好、规模可调节。燃料电池具有常规电池的积木特性，既可用多台电池按串联、并联的方式向外 供电，也可用作各种规格的分散电源和可移动电源。因此氢燃料电池的发电规模通过调整单节电池的数目，可 进行规模调节，实现微瓦至兆瓦规模的发电。
（一） 氢燃料电池工作原理 燃料电池（FC）是通过电化学反应的方式，等温地将储存在燃料与氧化剂中的化学 能直接转化为电能的发电装置。以氢气或富氢气体为燃料的燃料电池即为氢燃料电池。
氢能与燃料电池
燃料电池的发展过程1800年。
WiUi Nicholson和Anthony Carlisle描述了利用电将水分解成氢气和氧气的过程。
William Grove被公认为于1839年第一次演示了燃料电池。
Grove 看到了Nicholson和Carlisle的笔记。
认为通过将电极结合进一个串联电路中可以“重新合成水”。
不久他利用一个称为“气体电池”的装置实现了这一目标。
电池厂家装置工作时。
氧气和氢气中的铂电极分别浸泡在稀释的硫酸电解质溶液中。
密封的容器包含水和气体。
可以看到在两根管中的水平面随着电流的流动而上升。
所谓的电池组使用一个浸泡在硝酸中的铂电极和一个浸泡在硫酸锌中的锌电极。
在约1.8V时产生了约12A的电流。
物理化学奠基人之一Friedrich Wilhelm Ostwald(1853--1932年)就理论上如何理解燃料电池的工作原理做出了巨大的贡献。
1893年，锂电池生产厂通过实验方法。
确定了燃料电池各组成部件的作用。
化学家Ludwig Mond(1839--1909年)大部分的职业生涯用在了研究苏打制造和镍提炼上。
1889年。
Mond及其助手CarlLanger利用煤气进行了无数次试验。
他们使用了由薄的多孔的铂制成的电极。
在液态电解质方面遇到了诸多困难。
他们在0．73V电压下获得了每平方英尺(电极的面积)6A的电流。
CharlesR．AlderWright(1844--1894年)和C．Thompson差不多在同一时间开发出了一个类似的燃料电池。
在防止气体从一个腔室泄漏到另一个腔室方面。
锂电池充电器遇到了困难。
这个原因和其他一些原因使得其电池的电压未能达到1V。
他们认为。
如果有更多的资金支持。
他们可以制造出一个更好的．更结实的电池。
从而为众多用途提供足够的电力。
louisPaulCailleteton(1832--1913年)和LouisJosephColardeau的法国团队得到了类似的结果。
氢能源及燃料电池简介演示
社会接受度和市场推广
提高公众对氢能源及燃料电池的认知度，通过科普宣传、示范项目等方式，让更多人了解其优势和应 用前景。
加强与相关行业的合作，拓展氢能源及燃料电池的应用领域，如交通、电力、工业等，以推动市场的 快速发展。
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氢气生产与储存技术改进
改进氢气生产过程，降低成本并提高产量，同时研发更安全 、更高效的氢气储存技术，以适应大规模应用的需求。
政策和法规支持
政府将制定长期发展规划和政策，以 推动氢能源及燃料电池产业的发展， 包括投资税收优惠、补贴政策、基础 设施建设等。
政府将加强氢能源及燃料电池相关法 规的制定和实施，以确保行业的健康 、有序发展。
预测
未来十年内，氢能源及燃料电池 技术的市场规模将会持续扩大， 商业化应用将会更加广泛。
具体表现
氢能源及燃料电池技术在交通、 电力、工业等领域的应用将会得 到进一步拓展，同时成本将会逐 渐降低，成为更加具有竞争力的 能源技术。
05
氢能源及燃料电池的未来展望
技术创新和改进
燃料电池效率提升
随着科研投入的增加和技术创新的不断涌现，燃料电池的效 率将得到显著提高，从而降低运营成本并提高续航里程。
高能量密度
高效储能
氢气具有高能量密度，能够存储大量的能量，使得燃料电池汽车能够拥有更长 的续航里程。
可持续能源
氢气可以由可再生能源（如太阳能、风能）电解水制取，是一种可持续的能源 。
快速充电和补充燃料
快速充电
相较于电动汽车，氢燃料电池汽车可以在几分钟内完成加氢，大大缩短了充电时 间。
补充燃料便捷
氢是一种清洁能源， 燃烧产物仅为水，无 温室气体排放。
氢的来源和提取
氢能与燃料电池
精选ppt
12
固态金属氢化物储氢
由于氢和氢化金属之间可以进行可逆反应，当氢和氢化 金属形成氢化物时，氢就以固态的形式存储于氢化物中。当 需要用氢时，通过加热，氢化物就可以放出氢气。目前已经 发Fe展TiH的1氢.95化等金。属有Li、Mg和Ti的合金，如Mg2NiH4和
金属氢化物储氢安全、储存容量大、使用方便、运输简 单，是氢气储存中最方便且最有发展前景的一种储氢方法。
PEMFC电池的工作原理是：氢气和氧气通过双极板的导 气通道分别到达电池的阳极和阴极，再通过电极上的扩散 层到达质子交换膜。
精选ppt
41
质子交换膜燃料电池的电化学反应为：
阳极反应： 阴极反应：
nH2O
1 2
H2
H
n
H2O
e
1 2
O2
电池反应
H 2O
Q
H
2
1 2
O2
精选ppt
图10-2 电解水制氢原理
6
热化学制氢
从水中制氢，也可以通过高温化学反应的方法进行。按照 反应中所涉及的中间载体物料，可以分成氧化物体系、卤化 物体系、含硫体系和杂化物体系四种反应体系。
各种体系的反应过程可以写成一种通用形式：
H 2O X XO H 2
*评价催化剂的主要技术指标为稳定性、电催化活性、电 导率和经济性。
精选ppt
23
10.5 燃料电池的分类及特征
燃料电池按电解质的不同，可以分成五类： 碱性燃料电池（AFC） 磷酸型燃料电池（PAFC） 固体氧化物燃料电池（SOFC） 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
第十章 氢能与燃料电池
氢能:一种新的清洁的二次能源。 电能、汽油、柴油、酒精:传统的二次能源。 氢能可以输送、储存、大规模生产和可再生利用，同时
氢能源及燃料电池简介演示
Байду номын сангаас THANKS
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增长。
全球氢能源及燃料电池技术不断 创新，提高能量密度和降低成本
是主要趋势。
全球氢能源及燃料电池应用领域 不断拓展，包括交通、电力、工
业等领域。
中国产业现状及趋势
中国氢能源及燃料电 池市场规模逐渐扩大 ，政府支持力度不断 加强。
中国氢能源及燃料电 池产业链不断完善， 上下游企业合作更加 紧密。
中国氢能源及燃料电 池技术水平不断提高 ，创新能力逐渐增强 。
氢能源及燃料电池简介演示
汇报人：文小库 2023-11-23
目 录
• 氢能源及燃料电池概述 • 氢能源的生成与储存 • 燃料电池的应用领域 • 氢能源及燃料电池的挑战与前景 • 氢能源及燃料电池产业现状与趋势 • 相关案例介绍
01
氢能源及燃料电池概述
氢能源的定义与特点
01
02
定义：氢能源是一种绿 色、清洁的能源，是指 通过化学反应或电化学 反应将氢气转化为能量 储存的介质，可用于电 力生产、交通能源、工 业等领域。
基本原理：在燃料电池中，氢气和氧气通过电解质隔膜分别进入电池的阳极和阴极，通过催化剂的作用，氢气被分解成电子 和质子。电子在外电路中移动产生电流，而质子通过电解质隔膜与氧气结合生成水。同时，未反应的氧气和氢气在电池的另 一侧结合生成水。
氢能源与燃料电池的发展历程
19世纪
氢气被首次分离出来，并被认 为是一种“永久气体”。
03
燃料电池的应用领域
交通领域的应用
01
02
03
燃料电池汽车
使用燃料电池作为动力源 的汽车，具有零排放、高 效率、长续航等优点。
燃料电池公交车
氢能与燃料电池技术的发展与应用
氢能与燃料电池技术的发展与应用近年来，随着人们对环境保护意识的增强与能源危机的日益加剧，氢能与燃料电池技术成为备受瞩目的话题。
氢气是一种绿色环保的新型能源。
而燃料电池是一种利用氢气产生能量的技术。
在未来的可持续发展中，氢能与燃料电池技术将有着广阔的应用前景。
一、氢能的特点氢气自然状态下不含杂质，不会对环境造成污染，而且可再生。
使用氢气作为燃料，不会产生二氧化碳等大气污染物。
同时，氢气的能量密度高，具有易储存、易运输、灵活性和清洁性等特点。
因此，氢气被认为是世界能源结构中的一种重要新型燃料。
在未来的可持续发展中，氢能将在能源、交通、化工、环境保护等领域得到广泛应用。
二、燃料电池技术的应用燃料电池技术是通过氢气的氧化还原反应来产生电能的技术。
燃料电池具有高效、环保、节能、可控制、低噪音等特点。
与传统的燃烧发电相比，燃料电池具有极高的能量转化效率，是一种新型清洁能源。
燃料电池技术应用广泛，可以应用于汽车、电力、热水、航空航天、海洋、军事等领域。
三、氢能与燃料电池技术的应用前景氢能与燃料电池技术具有广阔的应用前景和发展空间。
在汽车、电力、热水、航空航天、海洋、军事等领域，氢能与燃料电池技术的应用将逐步加深。
在汽车领域中，氢燃料电池车已经开始商业化运营。
在电力领域中，燃料电池已经被应用于家庭供电系统和微型发电机组中。
在热水领域中，燃料电池技术可以应用于暖通空调系统。
在航空航天领域中，燃料电池技术可以应用于无人机和卫星电源系统。
在海洋领域中，燃料电池技术可以应用于海洋采矿和环境监测。
在军事领域中，燃料电池技术可以应用于军用设备和舰船动力系统。
因此，氢能与燃料电池技术将成为未来新能源与清洁能源发展的新方向。
四、氢能与燃料电池技术仍然存在的挑战尽管氢能与燃料电池技术具有广阔的应用前景和发展空间，但仍面临一些挑战。
首先，氢气的生产、储存和输送技术还不够完善。
其次，燃料电池的成本相对较高，且需求不足。
此外，大规模商业化运营、安全性、环保问题等仍待解决。
氢能与燃料电池的原理
氢能与燃料电池的原理氢能与燃料电池是当前国际上研究和应用最广泛的清洁能源技术之一、氢能是一种高能、高效、环保的能源形式，而燃料电池则是将储存的氢能转化为电能的设备。
本文将分别介绍氢能和燃料电池的基本原理，进而探讨其应用前景和未来发展方向。
氢能的基本原理是将氢气（H2）与氧气（O2）进行反应，产生水（H2O）同时释放大量的能量。
这个反应过程如下：2H2+O2→2H2O+能量氢气和氧气的反应生成的能量具有高效率和零排放的优点。
实际上，氢气具有很高的能量密度，比转石油或煤炭更高，同时燃烧产物只有纯净的水。
这就是为什么氢能被认为是一种清洁能源的原因。
然而，氢气在自然界中并不存在，它需要通过水解、碳热转化或化石燃料转化等方式来进行生产。
其中，水解是最常用的方法，即通过电解水来将水分解成氢气和氧气。
这一过程需要将电能输入到水分子中，分解水成氢气和氧气。
燃料电池则是一种将储存的氢能转化为电能的设备。
其工作原理与电池类似，由两个极板（阳极和阴极）和一个电解质层构成。
燃料电池中的氢气通常通过阳极进入，而氧气通常通过阴极进入。
在阳极处，氢气通过一个催化剂和电解质反应，产生电子和氢离子。
电子随后通过一个外部电路，从而产生电流。
同时，氢离子穿过电解质层传到了阴极处。
在阴极处，氢离子、电子和氧气反应生成水，并释放出能量。
燃料电池可以按照不同的电解质材料分类，常见的有PEMFC（质子交换膜燃料电池）、SOFC（固体氧化物燃料电池）和AFC（碱性燃料电池）等。
这些不同类型的燃料电池有各自的优缺点和应用场景。
目前，氢能和燃料电池技术已经在许多领域得到了广泛应用。
例如，燃料电池车辆已经成为可行的替代传统燃油车的解决方案，它们可以在零排放的情况下提供高效能源。
此外，燃料电池也可以用于航空航天、微型电源、能源储存等领域。
然而，氢能和燃料电池技术在实际应用中仍然面临一些挑战。
首先，氢气的产生、存储和配送成本仍然较高，这限制了氢能的大规模应用。
氢能与燃料电池.ppt
1、氢能的三大优势
1）、燃烧放出的热量多 2）、燃烧产物是水，不污染环境 3）、制备的原料是水，资源不受限制
2、氢能的产生方式
1）、以天然气、石油、和煤为原料，在高 温下与水蒸气反应制得
2）、以天然气、石油、和煤为原料，用部 分氧化法制得
3）、电解水制得 4）、生物质气化制得 5）、光解水制得
3、氢能的利用途径
燃料电池在汽车上应用
上海神力科技有限公司 120KW第三代燃料电池大巴 发动机车
上海神力科技有限公司 承担了国家863计划“燃料 电池发动机”项目
神力公司燃料电池车
神力公司燃料电池发动机 所采用的技术路线，不同于 国际知名的大公司如加拿大 巴拉德公司(Ballard Power Systems)、美国通用汽车公 司(GM)等的高压运行技术， 自主开发了常压运行的燃料 电池技术，系统更为简单， 安全性、可靠性高，且拥有 自主知识产权，已申请中国、 美国专利102项。
燃料电池电子设备应用
东芝近年来，在各种展会上都 会展出其设计研发的笔记本燃料 电池，新型燃料电池采用甲醇作 为燃料，通过化学反应产生电能， 与采用锂电池的东芝公司自己生 产的笔记本电脑相比，50CC的 甲醇可以连续使用5小时，超过 锂电池两倍以上。 燃料电池的另 一个好处是只需填充燃料，而不 必像锂电池那样再次充 电。
料电池。
直接甲醇燃料电池
日本则武公司的产品在改进后，提高了功率密度和性能，主
要原因在于使用了有机物和无机物的混合技术来制作电解质材
料，从而大大减少了甲醇透过电解质膜的“甲醇渗透”现象，
并
提
高了电解质膜的形状稳定性。
这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机，笔记本电脑将不再用充电。
二、氢氧燃料电池的工作原理
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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氢能系统 氢能系统
❖氢能系统
输运
可再生能源制备 化石原料制备
转换
CO2处理
储存
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应用
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氢的特点
❖ 所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为 0.0899g/l；在-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大 到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。
❖大规模高效利用氢能的末端技术
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氢的制取
❖ 传统的制氢技术 ▪ 烃类水蒸气重整制氢法、 ▪ 重油（或渣油）部分氧化重整制氢法 ▪ 电解水法。
❖ 新制备方法 ▪ 生物制氢 ▪ 利用工农业副产品制氢的技术也在发展。 ▪ 热化学循环制氢 ▪ 太阳能 ▪ 地热能 ▪ 核能等
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金属氢化物贮存
❖ 氢与氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给 金属氢化物时，它就分解为氢化金属并放出氢气。反之氢 和氢化金 属构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储于 其中。
第七讲 氢能和燃料电池
❖氢的特点 ❖氢能应用的关键问题 ❖氢的制取 ❖氢的储存和运输
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发展氢能的原因
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❖ 煤炭石油等矿物燃料的广泛使用，已对全球环境造 成严重污染，甚至对人类自身的生存造成威胁。
❖ 矿物燃料的存量，是一个有限量，也会随着过度开 采而枯竭。
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氢能应用的关键问题
❖廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源， 它的制取不但需要消耗大量的能量，而且 目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉 价的制氢技术是各国科学家共同关心的问 题。
❖安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气 化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能 的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关 键。
❖ 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系 数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。
❖ 氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量 的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮 存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海 水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有 化石燃料放出的热量还大90O0倍。
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氢的制取
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氢的储存
❖高压气态贮存 ❖低温液氢贮存 ❖金属氢化物贮存
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高压气态贮存
❖ 气态氢可贮存在地下库里，也可装人钢瓶中。 ❖ 为减小贮存体积，必须先将氢气压缩，为此需消
耗较多的压缩功。 ❖ 一般一个充气压力为20MPa的高压钢瓶贮氢重量
只占1.6％；供太空用的钛瓶储氢重量也仅为5％。 为提高贮氢量，目前正在研究一种微孔结构的储 氢装置，它是一微型球床。微型球系薄壁（1～ 1Oμm），充满微孔（10～100μm），氢气贮 存在微孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金 属制造。
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低温液氢贮存
❖ 将氢气冷却到-253℃，即可呈液态，然后，将其贮存在 高 真空的绝热容器中。
❖ 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物 燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
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氢的特点
❖ 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围， 而且燃点高，燃烧速度快。
❖ 氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水 和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢 化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少 量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境巨，而且燃烧生 成的水还可继续制氢，反复循环使用。
❖ 氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动 机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或 转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对 现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可 使用。
❖ 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮 运及各种应用环境的不同要求。
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氢气是最清洁的燃料
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①氢的原料是丰富的水，氢可由多种一次能量制出故没有 资源的限制
②氢的燃烧生成物是水，不污染环境 ③与长年累月生成的化石燃料不同，氢来自水燃烧后又回
归于水，不影响地球上的物质循环 ④与电力储藏困难相反，氢能储藏很容易 ⑤氢能作为取代石油的液体燃料，可用于汽车燃料，飞机
❖ 当前在设法降低现有常规能源（如煤、石油等）造 成污染环境的同时，清洁能源的开发与应用是大势 所趋。
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氢能是取之不尽用之不竭的洁净能源
❖ 氢作为化学能的载能体，和大气中的氧燃烧或反应后， 只生成水
❖ 氢是一种清洁的能量载体；氢能和电能一样，没有直 接的资源蕴藏，都需要从别的一次能源转化得到，所 以，氢能是一种二次能源
❖ 液氢贮存工艺首先用于宇航中，其贮存成本较贵，安全技 术也比较复杂。高度绝热的贮氢容器是目前研究的重点。 现在一种间壁间充满中孔微珠的绝热容器已经问世。这种 二氧化硅的微珠直径约为30～150μm，中间是空心的， 壁厚l～ 5μm。在部分微珠上镀上厚度为1μm的铝。由于 这种微珠导热系数极小，其颗粒又非常细可完全抑制颗粒 间的对流换热；将部分镀铝微珠（一般约为3％～5％）混 入不镀铝的微珠中可有效地切断辐射传热。这种新型的热 绝缘容器不需抽真空，其绝热效果远优于普通高真空的绝 热容器，是一种理想的液氢贮存罐，美国宇航局已广泛采 用这种新型的贮氢容器。
燃料等 ⑥氢能可由燃料电池直接用来发电 ⑦氢与储氢材料之间的可逆反应具有能量转换功能。故可
广泛用于电池等 ⑧氢可广泛用作化工等的原料
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科学家认为，氢能在二十一世纪能 源舞台上将成为一种举足轻重的能源
燃料电池系统是氢能利用的最佳方 案和新技术平台，是火力发电、水力 发电、原子能发电之后的第四大发电 方式。