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《燃料電池的研究現(xiàn)狀與方向》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、燃料電池的研究現(xiàn)狀與方向鏈接：www.china-nengyuan.com/tech/95926.html來(lái)源：中國(guó)新能源網(wǎng)china-nengyuan.com燃料電池的研究現(xiàn)狀與方向112朱梅，徐獻(xiàn)芝，蘇潤(rùn)(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)力學(xué)和機(jī)械工程系，2.中國(guó)科學(xué)院智能所)燃料電池是一種高效的發(fā)電裝置，有利于解決人類(lèi)節(jié)能與環(huán)保兩大難題。本文對(duì)燃料電池的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，論述了燃料電池的研究方向，并提出在燃料電池的研究中引入力學(xué)方法進(jìn)行研究。隨著自然資源的日益缺乏和人們環(huán)保意識(shí)的提高，當(dāng)今燃料電池的研制得到了更多的重視和快速發(fā)展。燃料電池是一
2、種直接將化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娀瘜W(xué)器件，理論轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%，是一種綠色能源，可同時(shí)解決節(jié)能和環(huán)保兩大世界難題，因此西方各個(gè)國(guó)家諸如日本，美國(guó)及歐洲等都有燃料電池方面的研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃，我國(guó)也在加快燃料電池的研究進(jìn)程。燃料電池發(fā)展到今天已經(jīng)有近200年的歷史，其中真正得到世界的廣泛關(guān)注是在20世紀(jì)50年代，距離今天也不過(guò)50年左右，但是燃料電池的技術(shù)發(fā)展卻是突飛猛進(jìn)的。一、燃料電池的研究現(xiàn)狀1堿性燃料電池(AFC)這種電池用35%~45%KOH為電解液，滲透于多孔而惰性的基質(zhì)隔膜材料中，工作溫度小于100e。該種電池的優(yōu)點(diǎn)是氧
3、在堿液中的電化學(xué)反應(yīng)速度比在酸性液中大，因此有較大的電流密度和輸出功率。但氧化劑應(yīng)為純氧，電池中貴金屬催化劑用量較大，而利用率不高。目前，此類(lèi)燃料電池技術(shù)的發(fā)展已非常成熟，并已經(jīng)在航天飛行及潛艇中成功應(yīng)用。國(guó)內(nèi)已研制出200W氨-空氣的堿性燃料電池系統(tǒng)，制成了1kW、10kW、20kW的堿性燃料電池，20世紀(jì)90年代后期在跟蹤開(kāi)發(fā)中取得了非常有價(jià)值的成果。發(fā)展堿性燃料電池的核心技術(shù)是要避免二氧化碳對(duì)堿性電解液成分的破壞，不論是空氣中百萬(wàn)分之幾的二氧化碳成分還是烴類(lèi)的重整氣使用時(shí)所含有的二氧化碳，都要進(jìn)行去除處理，這無(wú)疑增加了系統(tǒng)的總體造價(jià)
4、。此外，電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)生成的水需及時(shí)排出，以維持水平衡。因此，簡(jiǎn)化排水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)也是堿性燃料電池發(fā)展中需要解決的核心技術(shù)。2磷酸型燃料電池(PAFC)這種電池采用磷酸為電解質(zhì)，工作溫度200e左右。其突出優(yōu)點(diǎn)是貴金屬催化劑用量比堿性氫氧化物燃料電池大大減少，還原劑的純度要求有較大降低，一氧化碳含量可允許達(dá)5%。該類(lèi)電池一般以有機(jī)碳?xì)浠衔餅槿剂?，正?fù)電極用聚四氟乙烯制成的多孔電極，電極上涂Pt作催化劑，電解質(zhì)為85%的H3PO4。在100~200e范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，導(dǎo)電性強(qiáng)。磷酸電池較其他燃料電池制作成本低，已接近可供民用的程度。目
5、前，國(guó)際上功率較大的實(shí)用燃料電池電力站均用這種燃料的電池。美國(guó)將磷酸型燃料電池列為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，向全世界出售200kW級(jí)的磷酸型燃料電池，日本制造出了世界上最大的(11MW)磷酸型燃料電池。到2002年初，美國(guó)已在全世界安裝測(cè)試了200kWPAFC發(fā)電裝置235套，累計(jì)發(fā)電470萬(wàn)小時(shí)。2001年賣(mài)出23套。在美國(guó)和日本，有幾套裝置已達(dá)到連續(xù)發(fā)電1萬(wàn)小時(shí)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。歐洲現(xiàn)有5套200kWPAFC發(fā)電裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。日本福日電器和三菱電器已經(jīng)開(kāi)發(fā)出500kWPAFC發(fā)電系統(tǒng)。我國(guó)魏子棟等人進(jìn)行Pt3(Fe/Co)/C氧還原電催
6、化劑的研究，并提出了Fe/Co對(duì)Pt的錨定效應(yīng)。磷酸型燃料電池發(fā)電技術(shù)目前已得到高速發(fā)展，但是其啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)以及余熱利用價(jià)值低等發(fā)展障礙導(dǎo)致其發(fā)展速度減緩。3熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)這種電池用兩種或多種碳酸鹽的低融混合物為電解質(zhì)，如用堿-碳酸鹽低溫共融體滲透進(jìn)多孔性基質(zhì)，電極為鎳粉燒制而成，陰極粉末中含多種過(guò)渡金屬元素作穩(wěn)定劑，主要是在美國(guó)、日本和西歐研究和利用較多。頁(yè)面1/3燃料電池的研究現(xiàn)狀與方向鏈接：www.china-nengyuan.com/tech/95926.html來(lái)源：中國(guó)新能源網(wǎng)china-nengyuan.co
7、m2~5MW外公用管道型熔融碳酸鹽燃料電池已經(jīng)問(wèn)世，在解決MCFC的性能衰減和電解質(zhì)遷移方面已取得突破。美國(guó)燃料電池能源公司目前正在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試263kWMCFC發(fā)電裝置。意大利Ansaldo公司與西班牙Spanishcomp。s合作開(kāi)發(fā)100kWMCFC發(fā)電裝置和500kWMCFC發(fā)電裝置。日本日立公司2000年開(kāi)發(fā)出1MMCFC發(fā)電裝置。三菱公司2000年開(kāi)發(fā)出200kWMCFC發(fā)電裝置。東芝開(kāi)發(fā)出低成本的10kWMCFC發(fā)電裝置。我國(guó)已將MCFC正式列入國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃，已研制出1~5kW的熔融碳酸鹽燃料電池。MCFC中陰極、陽(yáng)極
8、、電解質(zhì)隔膜和雙極板是基礎(chǔ)研究的4大難點(diǎn)，這4大部件的集成和對(duì)電解質(zhì)的管理是MCFC電池組及電站模塊的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)核心。4固體氧化物燃料電池(SOFC)電池中的電解質(zhì)是復(fù)合氧化物，在高溫(
