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学习情境七 燃料电池 燃料电池 学习任努1 燃料电池的基本结构 知识准备： 燃料电池的主要构成组件包括电极 、电解质隔膜与集电器（双极板）等。 问题引导1:燃料电池的基本结构是什么样子的呢？ 一 、燃料电池的组成 图7-1所示为燃料电池单元结构。 阳极(燃料极） ffl极(空气极) 图7-1燃料电池单元结构 1.电极 燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所，其性能 的好坏取决于电极的材料勻电极的制程等. 电极主要可分为两部分，阳极（燃料极）和阴极（空气极），其结构与一般电池的不同 之处，在于燃料电池的电极为多孔结构，设计成多孔结构的主要原因是燃料电池所使用的燃 料及氧化剂大多为气体（例如氧气、氢气等），而气体在电解质中的溶解度并不高，用多孔 结构的电极可以增加参与反应的电极表面积，提高燃料电池的实际工作电流密度，从而提高 燃料电池的化学反应效率，而此设计也是燃料电池能从理论研究阶段步入实用化阶段的关键 原因之一。 62 学习情境七燃料电池k 2. 电解质隔膜 电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂，并传导离子，故电解质隔膜越薄越好， 但也需顾及强度，就现阶段的技术而言，其一般厚度在数十毫米至数百毫米。电解质隔膜材 质目前主要有两个发展方向：ー是先以石棉膜、碳化硅膜、铝酸锂膜等绝缘材料制成多孔隔 膜，再浸入熔融锂-钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸中，使其附着在隔膜孔内；ニ是采用全氟磺 酸树脂（例如质子交换膜燃料电池）及纪稳定的ニ氧化锆（例如固体氧化物燃料电池）。 3. 集电器 集电器又称为双极板，具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等功能，集 电器的性能主要取决于其材料特性及其加工技术。 问题引导2:燃料电池的分类有哪些？ ニ 、燃料电池的分类 根据燃料电池电解质的类型，可将其分为五种主要的燃料电池：质子交換膜燃料电池 (PEMFC)、碱性燃料电池（AFC)、磷酸燃料电池（PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC) 和固态氧化物燃料电池（SOFC)。不同燃料电池的性能特点见表7-1。 表7-1不同燃料电池的性能特点 燃料电池 碱性 磷酸 质子交換膜燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池 固态氧化物燃料电池 类型 燃料电池 燃料电池 英文简称 PEMFC AFC PAFC MCFC S0FC 氢氧化钾 电解质 质子交換膜 磷酸 碳酸钾 固体氧化物 水溶液 氢、甲醇、 燃料 纯氢 天然气、氢 天然气、煤气、沼气 天然气、煤气、沼气 天然气 氧化剂 空气 纯氧 空气 空气 空气 效率 43% 〜58% 60% -90% 37% -42% 50% 50% -65% 使用温度 60〜120て 60-120T： 160~220て 600