燃料电池简介.ppt

燃料电池简介目录燃料电池的概念燃料电池的分类燃料电池的优势燃料电池的发展现状燃料电池汽车燃料电池的概念简单地说，燃料电池(FuelCell)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”。电能转换效率一般为45%-60%，而火力发电的效率一般在30%-40%。燃料电池的概念是1839年W.Grove提出的，至今已有大约160年的历史。最近五年商业化发展非常迅速，在航空航天、交通运输、消费电子产品及固定供电供热装置等领域有了很多成功运用。目前燃料电池根据应用方式不同，分为三大应用领域类型：移动型（Portable)、固定型(Stationary)、交通运输(Transport)燃料电池的分类燃料电池按电解质划分已有6个种类得到了发展碱性燃料电池（AlkalineFuelCell,AFC）采用氢氧化钾溶液作为电解液磷酸盐型燃料电池（PhosphoricAcidFuelCell,PAFC）采用200℃高温下的磷酸作为其电解质熔融碳酸盐型燃料电池（MoltenCarbonateFuelCell,MCFC）采用熔融态碳酸盐作为其电解质固体氧化物型燃料电池（SolidOxideFuelCell,SOFC）采用固态电解质质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC）采用极薄的塑料薄膜作为其电解质直接甲醇燃料电池(DirectMethanolFuelCell，DMFC）属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。碱性燃料电池AFC碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。碱性燃料电池的设计基本与质子交换膜燃料电池相似，但其使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质。碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的，因此可用于小型的固定发电装置。磷酸燃料电池PAFC磷酸燃料电池是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。使用液体磷酸为电解质。磷酸燃料电池的工作温度要位于150-200℃左右，但仍需电极上的白金催化剂来加速反应。由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的阴极的速度快。且较高的工作温度也使其对杂质的耐受性较强。磷酸燃料电池的效率比其它燃料电池低，约为40%，其加热的时间也比质子交换膜燃料电池长。优点是构造简单，稳定，电解质挥发度低等。磷酸燃料电池可用作公共汽车的动力。熔融碳酸盐燃料电池MCFC熔化的碳酸盐燃料电池与上述讨论的燃料电池差异较大，这种电池不是使用熔化的锂钾碳酸盐就是使用锂钠碳酸盐作为电解质。当温度加热到650℃时，这种盐就会溶化，产生碳酸根离子，从阴极流向阳极，与氢结合生成水，二氧化碳和电子。电子然后通过外部回路返回到阴极，在这过程中发电。这种电池工作的高温能在内部重整诸如天然气和石油的碳氢化合物，在燃料电池结构内生成氢。且白金催化剂可用廉价的一类镍金属代替，其产生的多余热量还可被联合热电厂利用。这种燃料电池的效率最高可达60%。这种电池需要较长的时间方能达到工作温度，因此不能用于交通运输，可考虑用于大型发电厂。固态氧化物燃料电池SOFC固态氧化物燃料电池工作温度比熔融碳酸盐燃料电池的温度还要高，其工作温度位于800-1000℃之间。在这种燃料电池中，当氧阳向离子从阴极移动到阳极氧化燃料气体（主要是氢和一氧化碳的混合物）使便产生能量。阳极生成的电子通过外部电路移动返回到阴极上，减少进入的氧，从而完成循环。固态氧化物燃料电池对目前所有燃料电池都有的硫污染具有最大的耐受性。由于它们使用固态的电解质，这种电池比熔融碳酸盐燃料电池更稳定。固态氧化物燃料电池的效率约为60%左右，可考虑用于大型发电厂。质子交换膜燃料电池PEMFC质子交换膜燃料电池的关键材料与部件为：1)电催化剂；2)电极（阴极与阳极）；3）质子交换膜；4）双极板。质子交换膜燃料电池的工作温度约为80℃。在这样的低温下，电化学反应能正常地缓慢进行，通常用每个电极上的一层薄的白金进行催化。每个电池能产生约0.7伏的电，足够供一个照明灯泡使用。驱动一辆汽车则需要约300伏的电力。为了得到更高的电压，将多个单个