燃料电池 课件.pdf

燃料电池 内容提要 1. 燃料电池的背景介绍 2. 燃料电池基本原理、分类 3. 质子交换膜燃料电池 4. 燃料电池热力学 5. 电化学基础 6. 燃料电池的研究现状 2 1.燃料电池的背景介绍 1.1背景介绍 1.2 燃料电池的发展历史 3 1.1背景介绍 1995年美国总统政策办公厅公布对美国经济发 展和国家安全至关重要的27项关键技术，燃料 电池是其一； 1998 加拿大政府将燃料电池定位于国家知识 经济支柱产业； 时代周刊1995年预测21世纪十大高新技术之首 为燃料电池和零排放燃料电池电动汽车； 美国《未来学家》杂志预测，2020年氢能将得 到普遍利用，2016年利用氢能转化为电能的燃 料电池电动车预计将占30％。 4 1.1背景介绍 燃料电 池？ 燃料电池是一种直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学 能等温、高效、环境友好地转化为电能的发电装置。 是继水力发电、火力发电、化学发电之后第四种发电 方式，也是最为环保、可靠的发电方式。 优点：能量转换效率高(45～70%，火电核电30-40 ％) 、污染低、无机械震动、噪音低、适应不同功率 要求、连续性发电（其实是一台化工厂或电厂）、可 积木性好、可靠性高。 其发展是以电化学、催化反应动力学、材料科学、热 力学、化工过程和自动化等学科为基础的。 5 1.2 燃料电池的发展历史 1800年，A.Volta发明了电池。1802年，H.Davy 即试验了 碳氧电池指出了制造燃料电池的可能性。 1839年格罗夫研制了第一台成功的氢氧燃料电池。到20世 纪50年代以前，燃料电池一直处于理论与应用基础的研究 阶段。燃料电池理论和类型也不断丰富，1952年Bacon型 氢氧燃料电池出现。 60年代由于载人航天对于大功率、高比功率与高比能量电 池的迫切需求，燃料电池才引起一些国家与军工部门的高 度重视。正是在这种背景下，UTC 引进培根专利，研制 成功Apollo登月飞船的主电源——Bacon型中温氢氧燃料 电池。双子星宇宙飞船(1965)也采用了通用的PEMFC为 主电源。同时，兆瓦级燃料电池研制成功。 6 1.2 燃料电池的发展历史 Ball Aerospace 50W Personal Power System 至今宇宙飞船和航天器上绝大多数仍然使用燃料 电池为主电源和个人电源，AFC 已经经历不下五 十次的太空飞行考验，技术成熟。 PEM fuel cells in Gemini spacecraft, 1965 7 1.2 燃料电池的发展历史 20世纪70 －80年代，能源危机和航天军备竞赛大 大推动了燃料电池的发展。以美国为首的发达国 家开始大力支持