氢燃料电源普及及应用.pptx

;包含内容;燃料电池历史; 到1950 年代后期美俄太空竞赛，美国航天总署(NASA)为了寻找一种高单位功率的发电机因此积极发展燃料电池科技。在太空计划的催生下，1960 年代双子星号太空任务中，燃料电池扮演主要电力来源 ; 又由于燃料电池的副产物为纯水，也恰好提供航天员在外层空间的饮水。 在能源危机之后，全球各国便积极地寻找新替代能源，燃料电池因此再次受到瞩目。1980 年代，美国Los Alamos 国家实验室运用电极触媒理论，设计最佳化模电极组 (Membrane Electrode Assembly，MEA)，在白金触媒减量技术上有了新突破，即使白金用量减低至1/10 以上，还能保持超高功率力度运作，使得质子交换膜燃料电池低成本浅能大幅增加。 1990年代，加拿大的巴拉德动力系统公司 (Ballard Power System)及工业界组织，在电池堆 (Fuel Cell Stack)的技术上加以研究改进，使得燃料电池功率密度大幅提升，几乎能与传统内燃机相抗衡。过去十年间，燃料电池的功率密度以提升超过10 倍，也相对地降低材料成本。;1998年3月，美国芝加哥市成为全球第一个使用无污染氢燃料电池公共汽车的城市。 （使用ballard电堆）; 燃料电池已经不是一种实验室产物，虽然还有很多部分需要优化（汽油内燃机已经120岁了，还在改进），现在，几乎所有主要的汽车公司和在美国、欧洲和日本的几家小型公司都积极立项开发氢能汽车。包括戴姆勒克赖斯勒(Daimler-Chrysler) 、福特 (Ford) 、通用 (GM) 、丰田 (Toyota) 、本田 (Honda)和日产的 (Nissan) 等汽车公司，甚至韩国与中国大陆也将大量投入资金用于燃料电池汽车的研发。大多数汽车公司的氢能汽车原型需要使用燃料电池。但在当前，氢能汽车的费用远远超出了人们的承受能力，超出了降低空气污染、温室气体、以及提高能源安全性成本效益选择。;燃料电池原理及分类;燃料（氢气）;燃料电池通过氢气与氧气或空气的化学反应得到直流电，其发展按电解质的不同可分为：碱性（AFC）、磷酸型（PAFC）、熔融碳酸盐 （MCFC）、固体氧化物（SOFC）、固体聚合物（SPEFC）、质子交换膜（PEMFC）等。由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的，所以其种类也繁多，但目前主要有以下几种：;1、质子交换膜技术 质子交换膜技术（或者称聚合物电解 液膜技术）—简称PEMFC （ProtonExchangeMembreneFuelCell）。质子膜燃料电池采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。 这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。是适用于固定和移动装置的理想材料。由于它能提供比传统锂离子电池高出 5～10 倍的能量密度，比甲醇燃料电池也有更高的能量密度，所以，人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池。 2、直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池——简称 DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低， 目前正在解决渗漏问题。 3、直接乙醇燃料电池 直接乙醇燃料电池——简称 DEFC（DirectEthanolFuelCell）。为避免甲醇 的渗漏问题，而采用乙醇，它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。 ;4、碱性燃料电池（AFC） 采用氢氧化钾溶液作为电解液。这种电解液效率高（可达 60一90％），但对影响纯度的杂质，如二氧化碳很敏感。因而运行中采用纯态氢气和氧气。这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域。 5、磷酸燃料电池（PAFC） 采用 200℃高温下的磷酸作为其电解质。很适合用于分散式的热电 联产系统。 6、熔融碳酸燃料电池（MCFC）的工作温度可达 650℃。这种电池的效率很高,但材料需求的要求也高。 7、固态氧燃料电池（SOFC） 采用的是固态电解质（钻石氧化物），性能很好。他们需要采用相应的材料和过程处理技术，因为电池的工作温度约为 1000℃ ;几种燃料电池比较 ;质子交换膜燃料电池（PEMFC）的优势 1、由于质子交换膜燃料电池（PEMFC）采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。一般工作温度在50℃～80℃间，且质子交换膜电池具有起动速度快、高能量密度和耐久性强的优势，极适用于固定和移动应用。所以现今绝大多数燃料电池属于PEMFC，且投入的资金最多，技术最先进。 2、由于质子交换膜燃料电池属于低温型燃料电池，保温问