8燃料电池【荐】.ppt

华南农业大学工程学院 燃料电池 渐入佳境的燃料电池汽车 1998年3月，美国《财富》杂志的评论声称：“燃料电池将会把那些驱动世界轿车、卡车以及公共汽车的嘈杂而又污染环境的活塞发动机淘汰，就像淘汰蒸汽机那样。” 早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池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积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。美国Arthur D.Little公司必威体育精装版估计，2000年燃料电池在能源系统市场将提供1 500～2 000MW动力，价值超过30亿美元，车辆市场将超过20亿美元；2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。 与90年代初以美国的“新一代汽车计划”为代表的燃料电池汽车开发计划相比，近年来的燃料电池汽车开发则越来越多地融入企业行为，世界各主要汽车制造厂家及燃料电池公司几乎无不卷入这场竞争中。 燃料电池汽车的三大优点 低排放：燃料电池通过电化学的方法，将氢和氧结合，直接产生电和热，排出水，而不污染环境。以甲醇、汽油等为燃料的燃料电池汽车虽也产生二氧化碳，但其排放量比内燃机的要少得多，且没有其它污染排放(如氧化氮、氧化硫、碳氢化物或微粒)问题。燃料多样化：燃料电池所使用的氢可取自天然气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安全和利用现有的交通基础设施(如加油站等)。效高及高性能：由于燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节，其效率大为提高，约为内燃机的2—3倍。燃料电池汽车在成本和整体性能上(特别是行程和补充燃料时间上)也明显优于其它电池的电动汽车 目前大多数燃料电池汽车开发商的注意力比较集中在甲醇上。奔驰、丰田和马自达均选用甲醇作为其轻型车燃料。使用甲醇需安装转化装置，会增加成本，但好处不少。首先甲醇液体燃料使用方便，能利用现有的基础设施，如现在美国加州已经有用于内燃机的M100(100％甲醇)，M85和M75甲醇燃料供应；其次，甲醇含碳比汽油和柴油少，更易于转化，效率更高，约为80％。而且，使用甲醇二氧化碳排放较少，甲醇的生产可来自再生能源(如生物质能)，这都更有利于环保。　　与甲醇相比，汽油的转化工艺比较复杂，且效率较低，但它在现有基础设施利用和生产上具一定优势，因此仍有公司在研究，如美国的Arthur DLittle就在1997年开发出使用汽油的燃料电池。 燃料电池发展历史 1839年， William Grove通过将水的电解过程逆转而发现了燃料电他的原理。他能够从氢气和氧气中获取电能。由于氢气在自然界不能自由地得到，在随后的几年中，人们一直试图用煤气作为燃料，但均未获得成功。 1866年，Werner von Siemens发现了机——电效应。这一发现启动了发电机的发展，并使燃料电池技术黯然失色。 直到20世纪60年代，宇宙飞行的发展，才使燃料电池技术重又提到议事日程上来。出于对能保护环境的能源供应的需求，激发了人们对燃料电池技术的兴趣 燃料电池的原理 燃料电池是一个电化学系统。它将化学能直接转化为电能且废物排放量很低。燃料电池由3个主要部分组成： 燃料电极（正极）??? 电解液??? 空气／氧气电极（负极） 工作原理： 从正极处的氢气中抽取电子（氢气被电化学氧化掉，或称“燃烧掉了”）。这些负电子流到导电的正极，同时，余下的正原子（氢离子）通过电解液被送到负极。在负极，离于与氧气发生反应并从负极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。 燃料电池的原理 燃料电池 1. 质子交换膜燃料电池 2. 再生氢氧燃料电池 3. 固体氧化物燃料电池 4. 熔融碳酸盐燃料电池 Direct Methanol Fuel Cell Testing System Liquid-Gas Two-Phase Flow Testing Facility Particle Image Velocimetry (PIV) system Hydrogen Fuel Cell Testing System 燃料电池的应用与使用 军事上的应用 移动装置上的应