2025年燃料电池论文.pdfVIP

臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

摘要：本文概述了燃料电池的工作特点和原理，介绍了燃料电池在军事和国民的

应用，它的发展前景以及发电系统的特点，我国政府对燃料电池的态度

。

关键字：燃料电池、发展、发电、能源、军事、应用、

燃料电池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。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力

系统及自动控制等学科的有关理论。燃料电池是能源、电力行业不得不正视的课

题。了解燃料电池的原理是研究其应用的基础，所以下面以氢氧燃料电池为例阐

述其原理。燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学

原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导

电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流

向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，

它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并

释放出电能；只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。

随着现代文明的发展，人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病。一

是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受

卡诺循环及现代材料的限制，在机端所获得的效率只有33~35%，一半以上的能

量白白地损失掉了；二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量

的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。对于发电行业来说，虽然采用的技术

在不断地升级，如开发出了超高压、超临界、超超临界机组，开发出了流化床燃

烧和整体气化联合循环发电技术，但这种努力的结果是：机组规模巨大、超高压

远距离输电、投资上升，到用户的综合能源效率仍然只有35%左右，大规模的污

染仍然没有得到根本解决。多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率

又不污染环境的能源利用方式。这就是燃料电池发电技术。1839年英国的Grove

发明了燃料电池，并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦

敦讲演厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称，并

获得200mA/m2电流密度。由于发电机和电极过程动力学的研究未能跟上，燃料

电池的研究直到20世纪50年代才有了实质性的进展，英国剑桥大学的Bacon

用高压氢氧制成了具有实用功率水平的燃料电池。60年代，这种电池成功地应

用于阿波罗(Appollo)登月飞船。从60年代开始，氢氧燃料电池广泛应用于宇航

领域，同时，兆瓦级的磷酸燃料电池也研制成功。从80年代开始，各种小功率

电池在宇航、军事、交通等各个领域中得到应用。

我国研究燃料电池有过起落。在20世纪60年代曾开展过多种燃料电池的实

验室研究，70年代投入大量人力物力开展用于空间技术的燃料电池研究，其后

研究工作长期停顿。最近几年，我国才开始重新重视燃料电池技术的研究开发，

并取得很大进展。特别在PEMFC方面，达到或接近了世界水平。但是，在总体

上，我国燃料电池的研究开发刚刚起步，仍处于科研阶段，与国外相比，我国的

燃料电池研究水平还较低，我国对燃料电池的组织开发力度还远远不够。作为世

界上最大的煤炭生产国和消费国，开发以煤作为一次能源的高温型MCFC和

SOFC具有特别重要的意义。但是我国在MCFC、SOFC研究方面与国外的差距

很大，要实现实用化、商业化应用还有很长的路要走。迄今为止，我国还没有燃

料电池发电站的应用实例。这和我国这样一个大国的地位很不相称。尽管国家也

将燃料电池将