燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀與研究進(jìn)展資料全

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1、可編輯版應(yīng)用電化學(xué)論文作業(yè)題目燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)制藥134班姓名郭瑩瑩Word完美格式可編輯版摘要燃料電池是一種清潔高效的能源利用方式，它是一種能夠持續(xù)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。發(fā)展燃料電池對(duì)于改善環(huán)境和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本文介紹了燃料電池的工作原理、分類及燃料電池的優(yōu)點(diǎn)，詳細(xì)闡述了燃料電池現(xiàn)在的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)研究前景的展望。關(guān)鍵詞：燃料電池轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用發(fā)展Word完美格式可編輯版1燃料電池的工作原理及分類燃料電池(FuelCell，F(xiàn)C)是把燃料中的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。按電解質(zhì)分類，燃料電池一般包括

2、質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEM-FC)、磷酸燃料電池(PhosphoricAcidFuelCell，PAFC)、堿性燃料電池(AlkalineFuelCell，AFC)、固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，SOFC)及熔融碳酸鹽燃料電池(MoltenCarbonateFuelCell，MCFC)等。以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，主要部件包括:膜電極組件(MembraneElec-trodeAssembly，MEA)、雙極板及密封元件等。膜電極組件是電化學(xué)反應(yīng)的核心部件，由陰陽(yáng)極多孔氣體擴(kuò)散電極和電解質(zhì)隔膜組成。

3、電解質(zhì)隔膜兩側(cè)分別發(fā)生氫氧化反應(yīng)與氧還原反應(yīng)，電子通過(guò)外電路作功，反應(yīng)產(chǎn)物為水。額定工作條件下，一節(jié)單電池工作電壓僅為0．7V左右。為了滿足一定應(yīng)用背景的功率需求，燃料電池通常由數(shù)百個(gè)單電池串聯(lián)形成燃料電池堆或模塊。因此，與其它化學(xué)電源一樣，燃料電池的均一性非常重要。燃料電池發(fā)電原理與原電池類似(見圖1)，但與原電池和二次電池比較，需要具備一相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，通常包括燃料供應(yīng)、氧化劑供應(yīng)、水熱管理及電控等子系統(tǒng)，其工作方式與內(nèi)燃機(jī)類似。理論上只要外部不斷供給燃料與氧化劑，燃料電池就可以續(xù)發(fā)電。圖1PEMFC基本原理燃料電池從發(fā)明至今已經(jīng)經(jīng)歷了100Word完美格式可編輯版多年的歷程。于能

4、源與環(huán)境已成為人類社會(huì)賴以生存的重點(diǎn)問(wèn)題。近20年以來(lái)，燃料電池這種高效、潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國(guó)政府、開發(fā)商及研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。燃料電池在交通運(yùn)輸、便攜式電源、分散電站、航空及水下潛器等民用與軍用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前，燃料電池汽車、電站及便攜式電源等均處于示范階段，在商業(yè)化道路上還需要解決成本、壽命等一些瓶頸問(wèn)題。成本和壽命是相互聯(lián)系的，同時(shí)滿足兩者需求是實(shí)現(xiàn)民用燃料電池應(yīng)用所面臨的主要挑戰(zhàn)。航天飛機(jī)、潛艇動(dòng)力用燃料電池目前國(guó)際上均已應(yīng)用，在只側(cè)重壽命、可靠性的特殊領(lǐng)域，現(xiàn)有燃料電池技術(shù)是可以滿足應(yīng)用需求的。因此，據(jù)不同的應(yīng)用背景采用不同的技術(shù)路線，是制定燃料電池技術(shù)

5、發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。2燃料電池的優(yōu)點(diǎn)燃料電池作為第四種發(fā)電方式的裝置，與其他幾種發(fā)電方式比較起來(lái)有以下幾個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：（1）燃料電池是通過(guò)燃料與氧化劑的化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，沒(méi)有中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，因而這種發(fā)電方式能量轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)50％。還可回收發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的余熱。若把產(chǎn)生的余熱再用于發(fā)電或供暖、供水等，綜合考慮效率能達(dá)到80％。（2）燃料電池發(fā)電過(guò)程，機(jī)械部件很少，噪聲低；化學(xué)反應(yīng)的排出物主要是水蒸氣等潔凈的氣體，不會(huì)污染環(huán)境。在環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，燃料電池的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤其可貴。（3）燃料電池中所使用的燃料，既可是天然氣、煤氣和液化燃料，也可以是甲醇、沼氣乃至木柴?？筛?/p>

6、據(jù)不同地區(qū)的具體情況，選用不同的燃料用于燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)，這可廣開燃料來(lái)源途徑，緩解能源緊張。（4）燃料電池從中斷運(yùn)轉(zhuǎn)到再啟動(dòng)，輸電能力回升速度快，并可在短時(shí)間內(nèi)增加和減少電力輸出。因此將這種發(fā)電系統(tǒng)與其他輸電網(wǎng)連接使用最為有利，可隨時(shí)補(bǔ)充電網(wǎng)在用電高峰時(shí)所需的部分電能。Word完美格式可編輯版（5）燃料電池本身為一個(gè)“組合體”，所用部件可事先在工廠生產(chǎn)，然后組裝；它的體積小，拆裝都很方便，這可節(jié)省建電站的時(shí)間。3燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展堿性燃料電池(AFC)是最早開發(fā)的燃料電池技術(shù),在20世紀(jì)60年代就成功的應(yīng)用于航天飛行領(lǐng)域。磷酸型燃料電池(PAFC)也是第一代燃料電池技術(shù)，目前

7、最為成熟的應(yīng)用技術(shù)，經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用和批量生產(chǎn)。由于其成本太高,目前只能作為區(qū)域性電站來(lái)現(xiàn)場(chǎng)供電、供熱。熔融碳酸型燃料電池(MCFC)是第二代燃料電池技術(shù),主要應(yīng)用于設(shè)備發(fā)電。固體氧化物燃料電池(SOFC)以其全固態(tài)結(jié)構(gòu)、更高的能量效率和對(duì)煤氣、天然氣、混合氣體等多種燃料氣體廣泛適應(yīng)性等突出特點(diǎn),發(fā)展最快,應(yīng)用廣泛,成為第三代燃料電池。前正在開發(fā)的商用燃料電池還有質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。它具有較高的能量效率和能量密度,體積重量小,冷