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储氢燃料电池的发展状况及关键材料技术 Contents 能源危机 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭 …… 能源危机 氢燃料电池技术 氢燃料电池技术 燃料电池的优点 1、能源转变效率高 2、带噪音 3、低污染 4、适应性强，燃料多样性 5、建设周期短，维护简便 氢燃料电池技术 1、燃料电池 燃料→电能 2、普通电池 燃料→热能→机械能→电能 足见燃料电池的效率必将大于普通电池 (事实燃料电池效率达到40-80%) 氢燃料电池技术 燃料成分对燃料电池的影响 可见氢作为燃料的优越性！！！ 清洁高效新能源——氢 氢能经济 重量最轻的元素 导热性最好的气体 自然界存在最普遍的元素 理想的发热值 燃烧性能好 无毒 利用形式多 可以多种形态存在 耗损少 利用率高 运输方便 氢燃料电池技术 尽管目前氢主要是由化石燃料经重整反应而来，而在重整改质过程中也会排放二氧化碳。然而用燃料电池把化学能转化成电能的效率高，产生同样多的电能，所消耗的燃料就比较少，排放的二氧化碳自然就少了。 氢燃料电池技术 氢燃料电池技术 一直被认为是利用氢能，解未来人类能源危机的 终极方案 氢燃料电池技术——工作原理 工作原理 氢燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3 部分组成，即阳极、阴极、电解质。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。 　　　 阳极反应 阴极反应 总反应 氢燃料电池技术——工作原理 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。 氢燃料电池技术——应用 氢燃料电池技术——发展状况 20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就 安装了这种体积小、容量大的装置。 进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。 氢燃料电池轿车加一次氢可跑300多公里，时速达每小时140~150公里。 目前氢燃料电池的成本是普通汽油机的100倍，这个价格是市场所难以承受的。 波音公司于2008年4月3日成功试飞氢燃料电池为动力源的一架小型飞机。 2010年6月30日，山东东岳集团向全世界宣告，我国自主研发的氯碱用全氟离子膜、燃料电池膜实现国产化。历经8年科研攻关，打破了美国、日本长期对该项技术的垄断。 …… 氢燃料电池技术——发展状况 一次性加满氢燃料后的最大行驶里程约为240公里 氢燃料电池技术——发展状况 这款车搭载必威体育精装版 e-flex 氢燃料电池驱动系统，通过氢燃料转化成电能作为动力。该车一次续航里程可达 483公里，百公里加速仅为 8.5 秒。上市时间 2011 年。 氢燃料电池技术——发展状况 这是一款全新的 2+2 多用途 CUV 车型，搭载氢燃料电池，最大功率达 136 马力。充满氢燃料后，续航距离能达 600 公里，它的最高车速为 165 公里/小时。上市时间 2012 年。 氢燃料电池技术——关键技术 氢燃料电池技术——关键材料技术 在氢能的利用过程中，氢气的储存和运输是其发展和应用过程中遇到的难点之一。目前主要有三类典型储氢材料 氢燃料电池技术——关键材料技术 金属储氢材料通常是指合金氢化物材料，其储氢密度是标态下氢气的1000倍以上，与液氢相同甚至超过液氢。目前，趋于成熟和具备实用价值的金属储氢材料主要有镁系合金和钛系合金等。近年对于多相储氢合金的研究也取得了许多有意义的成果。 氢燃料电池技术——关键材料技术 多孔储氢材料具有储氢压力低，储存容器重量轻，形状选择余地在等优点，成为当前储氢材料开发和研究的热点。作为储氢用多也吸附材料基本上可以分为：碳基多孔材料，非碳纳米管类材料，矿物多孔材料和金属有机物多孔材料。 氢燃料电池技术——关键材料技术 有机液态储氢材料储氢是利用该类物质的不饱和键与氢原子间在一定条件下发生一对互逆反应来完成的。即加氢和脱氢反应，通过加氢反应来实现储氢的过程，相反脱氢反应则实现了放氢过程。研究发现一些有机碳氢化合物可大量可逆吸，放氢，且反应高度可逆，具有可长期稳定使用，体积储氢密度高和易于运输等优点，被认为是适合大规模氢能源储存输送的有发展前途的载体之一