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燃料电池技术及应用 燃料电池的发明 各种燃料电池的技术 燃料电池的应用 何谓燃料电池？ 阳极：CH4 + 2H2O ? CO2 + 8H+ + 8e- 阴极：2O2 + 8H+ + 8e- ? 4H2O 概念 燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。 跨领域 燃料电池是一个跨领域整合性计划，吸引不同领域人才投入，主要有： 能源资源 材料 化工 机械 燃料电池的优点 ?能量转化效率高　他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。 有害气体ＳＯx、ＮＯx及噪音排放都很低　ＣＯ2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。 燃料适用范围广 燃料电池的优点 积木化强　规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适 负荷响应快，运行质量高　燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。 燃料电池 1839年， Wi11iam Grove爵士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先生发现了机一电效应。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。 现今燃料电池的分类 燃料电池的分类 （1）碱性燃料电池（AFC） （2）质子交换膜燃料电池（PEMFC） （3）磷酸燃料电池（PAFC） （4）熔融碳酸燃料电池（MCFC） （5）固态氧燃料电池（SOFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC） 质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。 再生氢氧电池（AFC） 再生氢氧燃料电池将水电解技术(电能+2H2O→2H2+O2)与氢氧燃料电池技术(2H2+O2→H20+电能)相结合 ,氢氧燃料电池的燃料 H2、氧化剂O2可通过水电解过程得以“再生”, 起到蓄能作用。可以用作空间站电源。 熔融碳酸燃料电池（MCFC） 熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。反应原理示意图如下：阴 极： O2 + 2CO2 + 4e - →2CO32-阳 极： 2H2 + 2CO32- → 2CO2 + 2H2O + 4e–总反应： O2 ＋ 2H2 → 2H2O 直接甲醇燃料电池  直接甲醇燃料电池——简称DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储。 其电化学转化过程又可分为两种方式，一种是直接燃料电池，另一种是间接燃料电池。直接燃料电池主要是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳，氢通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。间接燃料电池是先将甲醇进行炼解或重整得到氢，然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应而获得供给汽车动力的电能。图为世界最小的甲醇燃料电池。  直接甲醇燃料电池 世界最小的甲醇燃料电池 燃料电池理燃料电池 这种燃料电池以甲醇为能量来源。 固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上； 它的燃料适用范围广，不仅能用H2，还可直接用CO、天然气（甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3、H2S等