燃料电池发展历程及研究现状

1839年
20世纪 60年代
1973年
目前
1889年 1959年
1993年
燃料电池发展历程及研究现状
1839年
1839 年, 英国科 学家Grove 首先 介绍了燃料电池 的原理性实【1】。
[ 1 ] Grove W R. Phil. Mag. , 1839, 14: 127
燃料电池发展历程及研究现状
燃料电池发展历程及研究现状
目前
目前 在 PEMFC 向商业化迈进的过程中，氢 源问题异常突出，氢供应设施建设投资巨大， 氢的贮存与运输技术以及氢的制备技术等还远 落后于 PEMFC 自身的发展， 20 世纪末，以醇类直接为燃料的燃料电池成 为了研究与开发的热点，受到了世界各国的广 泛重视，并取得了长足的进展。
燃料电池发展历程及研究现状
燃料电池的分类
按电解质的种类不同。 有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质
碱性燃料电池（AFC） 磷酸燃料电池（PAFC） 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 固体氧化物燃料电池（SOFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
燃料电池发展历程及研究现状
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燃料电池发展历程
清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机 等大型设备、没有SO x、NO x气体和固体 粉尘的排放。
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1.1燃料电池的特点
可靠性和操作性良好，噪声低。 所用燃料广泛，占地面积小，建厂具有很大
灵活性。
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燃料电池的基本组成
阳极、阴极、电解质和催化剂。
1889年
1889 年，L.Mond 和 C.Langer 以铂黑为电催化 剂，以钻孔的铂为电流收集 器组装出燃料电池，当工作 电流密度为 3.5 mA /cm-2时， 电池的输出电压为 0.73V。 这个研究已经很接近现代的 燃料电池了[2]
[2] 衣宝廉. 燃料电池——原理·技术·应用. 第一版. 北京: 北京化学工业出版 社, 2000, 1-4
ntonucci V. Direct methanol fuel cells for mobile applications: A strategy for the future. Fuel Cells Bulletin, 1999, 2: 6-8
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直接醇类燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 直接乙醇燃料电池(DEFC)
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直接醇类燃料电池
直接甲醇燃料电池（DMFC）最早于 20 世 纪 60、70 年代分别由英国的 Shell和法国 的 Exxon-Alsthom 提出[16]
[16] McNicol B D, Rand D A J, Williams K R. Direct methanol-air fuel cells for road transportation. Journal of Power Sources, 1999, 83: 15-31
在我国的科技发展规划中，燃料电池技术 也被列为重要的发展方向之一。
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。
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1.1燃料电池
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。
燃料电池发展历程及研究现状
1.1燃料电池的特点
燃料电池的能量转换效率高，不受卡诺效率 限制。
燃料电池发展历程及研究现状
1993 年
1993 年, 加拿大
Ballard 电力公司展示
了一辆零排放、最高
时速为72km/ h、以质
子交换膜燃料电池
( PEMFC) 为动力的
公交车[ 2] , 引发了全球
性燃料电池电动车的
研究开发热潮.
[ 2 ] Prater K B. J. Power Sources, 1993, 37: 181
燃料电池综述 1.研究背景 2.燃料电池 3.催化剂
4. 表征方法 5. 展望
燃料电池发展历程及研究现状
1. 研究背景
1.1能源问题? 1.2燃料电池 1.3 燃料电池催化剂?
燃料电池发展历程及研究现状
来自百度文库
1.1能源问题
人类历史显示，能源技术的突破和创新都促 进了社会的繁荣和人类的进步。
燃料电池发展历程及研究现状
燃料电池发展历程及研究现状
1973 年
1973 年发生石油危机后，世界 各国普遍认识到能源的重要性 人们研究了以净化重整气为燃料 的磷酸型燃料电池(PAFC，称为 第一代燃料电池)
以净化煤气、天然气为燃料的熔 融碳酸盐型燃料电池(MCFC，称 为第二代燃料电池)
还有固体氧化物电解质燃料电池 (SOFC，称为第三代燃料电池)
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直接醇类燃料电池
进入 90 年代后，美国、欧共体、 加拿大、日本、中国等国家相继 开展了对直接甲醇燃料电池的研 究和应用方面的探索
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直接醇类燃料电池
世界领先地位的研究机构美国洛 斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory ， LANL ）、 加 利 福 尼 亚 工 学 院 喷 气 推 进 实 验 室 （ Jet Propulsion Labroratory）德国 西门子、意大利 CNR-TAE 研究 院及英Newcastle 大学等都在进 行 DMFC 的研究
同年，Allis-Chalmers 公司也推出了第 一部以燃料电池为动力的农用拖拉机。
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1973 年
研究重点从航天转向地 面发电装置, 磷酸燃料电 池( PAFC ) 、熔融碳酸 盐电池( MCFC) 以及直 接采用天然气、煤气和 碳氢化合物作燃料的固 体氧化物燃料电池 ( SOFC) 作为电站或分散 式电站相继问世
1.1能源问题
目前我们所面临的是能源危机和环境污染 等问题。
燃料电池发展历程及研究现状
1.1能源问题
燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的 化学能转换为电能的能量转换装置，是一 种绿色的能源技术。
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1.1燃料电池
美国《时代周刊》将燃料电池列为 21 世 纪的高科技之首。
。
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20 世纪60 年代
20 世纪60 年代,燃料 电池首次应用在美国 航空航天管理局 ( NASA)的阿波罗登月 飞船上作为辅助电源, 为人类登月球做出了 积极贡献。
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1959 年
培根制造出能够工作的燃料电池， 也就是一部燃料电池的 5kW 的焊接机。