燃料电池的发展现状及研究进展资料.pdfVIP

应用电化学

论文作业

题目燃料电池的进呈现状及争论进展

学院化学与化学工程学院

专业班级制药134

班姓名郭莹莹

摘要

燃料电池是一种清洁高效的能源利用方式，它是一种能够持续将化学能转化

为电能的能量转换装置。进展燃料电池对于改善环境和实现能源可持续进展有重

要意义。本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及燃料电池的优点，具体阐述了

燃料电池现在的进呈现状和将来争论前景的展望。

关键词：燃料电池转换装置应用进展

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1燃料电池的工作原理及分类

燃料电池(FuelCell，FC)是把燃料中的化学能通过电化学反响直接转换为

电能的发电装置。按电解质分类，燃料电池一般包括质子交换膜燃料电池(Proton

ExchangeMembraneFuelCell，PEM-FC)、磷酸燃料电池(PhosphoricAcidFuel

Cell，PAFC)、碱性燃料电池(AlkalineFuelCell，AFC)、固体氧化物燃料电池(

SolidOxideFuelCell，SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MoltenCarbonateFuel

Cell，MCFC)等。以质子交换膜燃料电池为例，主要部件包括:膜电极组件(

MembraneElec-trodeAssembly，MEA)、双极板及密封元件等。膜电极组件是电

化学反响的核心部件，由阴阳极多孔气体集中电极和电解质隔膜组成。电解质隔

膜两侧分别发生氢氧化反响与氧复原反响，电子通过外电路作功，反响产物为水

。额定工作条件下，一节单电池工作电压仅为0．7V左右。为了满足肯定应用

背景的功率需求，燃料电池通常由数百个单电池串联形成燃料电池堆或模块。因

此，与其它化学电源一样，燃料电池的均一性格外重要。燃料电池发电原理与原

电池类似(见图1)，但与原电池和二次电池比较，需要具备一相对简单的系统

，通常包括燃料供给、氧化剂供给、水热治理及电控等子系统，其工作方式与内

燃机类似。理论上只要外部不断供给燃料与氧化剂，燃料电池就可以续发电。

图1PEMFC根本原理

燃料电池从制造至今已经经受了100多年的历程。于能源与环境已成为人

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类社会赖以生存的重点问题。近20年以来，燃料电池这种高效、干净的能量转

扮装置得到了各国政府、开发商及争论机构的普遍重视。燃料电池在交通运输、

便携式电源、分散电站、航空及水下潜器等民用与军用领域呈现出宽阔的应用前景

。目前，燃料电池汽车、电站及便携式电源等均处于示范阶段，在商业化道路上

还需要解决本钱、寿命等一些瓶颈问题。本钱和寿命是相互联系的，同时满足两

者需求是实现民用燃料电池应用所面临的主要挑战。航天飞机、潜艇动力用燃料

电池目前国际上均已应用，在只侧重寿命、牢靠性的特别领域，现有燃料电池技

术是可以满足应用需求的。因此，据不同的应用背景承受不同的技术路线，是制

定燃料电池技术进展战略的重要根底。

2燃料电池的优点

燃料电池作为第四种发电方式的装置，与其他几种发电方式比较起来有以下

几个主要优点：

（1）燃料电池是通过燃料与氧化剂的化学反响直接将化学能转变成电能，

没有中间的能量转化环节，因而这种发电方式能量转化效率可高达50％。还可

回收发电过程中产生的余热。假设把产生的余热再用于发电或供暖、供水等，综

合考虑效率能到达80％。

（2）燃料电池发电过程，机械部件很少，噪声低；化学反响的排出物主要

是水蒸气等干净的气体，不会污染环境。在环境污染日趋严峻的今日，燃料电池

的这个优点尤其贵重。

（3）燃料电池中所使用的燃料，既可是自然气、煤气和液化燃料，也可以

是甲醇、沼气乃至木柴。可依据不同地区的具体状况，选用不同的燃料用于燃料

电池的发电系统，这可广开燃料来源途径，缓解能源紧急。

（4）燃料电池从中断运转到再启动，输电力量上升速度快，