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燃料电池课件

Fuelcell;主要内容;6.熔融碳酸盐燃料电池材料

7.固体氧化物燃料电池材料

8.金属/空气燃料电池材料

9.燃料电池的应用与前景;1.燃料电池介绍;3.1.1简介

(1)什么是燃料电池？

简单地说，燃料电池1(FuelCell，简称FC)是一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的电化学装置。

作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、水电和核电之后的第四种发电方式．与火力发电相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程是直接方式，如图1-1所示．;

传统技术;(2)燃料电池开展过程中的重大事件;

1960年，通用电气公司开发成功质子交换膜燃料电池；

1962年，质子交换膜燃料电池应用于双子星座飞船；

1965年，碱性燃料电池用于阿波罗登月飞船；

1967年，通用汽车开发成功第一辆碱性燃料电池电动汽车Electrovan；

1970年，科尔地什组装了第一辆碱性燃料电池-铅酸电池混合动力轿车；

1972年，杜邦公司和格罗特创造了全氟磺酸质子交换膜；

1979年，在美国纽约完成了4.5MW磷酸燃料电池电厂的测试；

1986年，洛斯阿拉莫斯国家实验室〔LANL〕开发成功第一辆磷酸燃料电池公共汽车；

;1986年，洛斯阿拉莫斯国家实验室开发成功第一辆磷酸燃料电池公共汽车；

1988年，第一艘碱性燃料电池潜艇在德国出现；

1991年，日本千叶县的11MW磷酸燃料电池试验电厂到达设计功率；

1993年，巴拉德电力系统公司开发成功第一辆质子交换膜燃料电池公共汽车；

1996年，美国加利福尼亚州的2MW熔融碳酸盐燃料电池试验电厂开始供电；

-----------;3.1.2燃料电池的构造;

典型的燃料电池的构造如右以下图所示．在阳极〔负极〕上连续吹充气态燃料，如2氢气．在阴极〔正极〕上连续吹充氧气〔或由空气提供〕，这样就可以在电极上连续发生电化学反响，并产生电流．由于电极上发生的反响大多为多相界面反响，

为提高反响速率，电极

一般采用多孔材料．各

种燃料电池的材料也都

有各自的特点．;??料电池的根本反响;3.1.3燃料电池(FuelCell)与电池〔Battery)的区别;

一次电池：化学能储存在电池物质中,当电池放电电时,电池物质发生化学反响，直到反响物质全部反响消耗完毕，电池就再也发不出电了．所以原电池所发出的最大电能等于参与电化学反响的化学物质完全反响时所产生的电能．

二次电池：利用外部供给的电能，使电池反响向逆方向进行，再生成电化学反响物质．从能量角度看，就是将外部能量充给电池，使其再发电，实现反复使用的功能．

燃料电池：从理论上讲,只要不断向其供给燃料

(阳极反响物质，如H2),及氧化剂(阴极反响物

质，如O23)，就可以连续不断地发电,因而其容量是无限的.实际上，由于元件老化和故障等原因，燃料电池有一定的寿命．;

严格地讲，燃料电池是电化学能量发生器，是以化学反响发电；一次电池是电化学能量生产装置，可一次性将化学能转变成电能；二次电池是电化学能量的储存装置，可将化学反响能与电能可逆转换。;燃料电池的工作原理;

燃料气〔氢气﹑甲烷等〕在阳极催化剂的作用下发生氧化反响，生成阳离子并给出自由电子；氧化物〔通常为氧气〕在阴极催化剂的作用下发生复原反响，得到电子并产生阴离子；阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上，生成反响产物并随未反响完全的反响物一起排到电池外，与此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反响过程到达物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得了燃料电池所提供的电能。;下面以简单的酸性电解质氢氧燃料电池为例说明燃料电池的工作原理。

氢气作为燃料被通入燃料电池的阳极，发生如下氧化电极反响

H2+2H2O2H3O++2e-

氢气在催化剂上被氧化成质子，与水分子结合成水合质子，同时释放出两个自由电子。

电子通过电子导电的阳极向阴极方向运动，而水合