氫能與燃料電池

《氫能與燃料電池》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、氫能與燃料電池氫能燃料電池的發(fā)明各種燃料電池的技術(shù)燃料電池的應用第一部分氫能的開發(fā)與利用對許多人來說，“氫能”并不是一個十分熟悉的字眼。事實上，在傳統(tǒng)的煤炭、石油和天然氣等化石燃料給人類帶來環(huán)境污染、溫室效應等諸多問題的當今，許多國家，尤其是許多發(fā)達國家已將“潔凈”的氫能作為自己的未來能源而加緊研究。氫能作為一種潔凈的可再生能源，同時又具有可儲可輸?shù)奶攸c，從長遠上看，它的發(fā)展可能帶來能源結(jié)構(gòu)的重大改變，而在目前它是一種理想的低污染或零污染的車用能源，國際上公認在不遠的將來氫燃料汽車將是解決城市大氣污染的

2、最重要途徑之一。因此，氫能作為解決當前人類所面臨困境的新能源而成為各國大力研究的對象便是情理之中的事了。1、氫能的三大優(yōu)勢1）、燃燒放出的熱量多2）、燃燒產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境3）、制備的原料是水，資源不受限制2、氫能的產(chǎn)生方式1）、以天然氣、石油、和煤為原料，在高溫下與水蒸氣反應制得2）、以天然氣、石油、和煤為原料，用部分氧化法制得3）、電解水制得4）、生物質(zhì)氣化制得5）、光解水制得3、氫能的利用途徑1）、燃燒放熱2）、用于燃料電池，釋放電能★3）、利用氫的熱核反應釋放的核能4、氫氣的儲存1、常壓儲氫2、

3、高壓儲氫3、液氫儲氫4、金屬氫化物5、吸附儲氫密度高、能耗大、有自然揮發(fā)一定的溫度和壓力條件下，一些金屬能夠大量“吸收”氫氣，反應生成金屬氫化物，同時放出熱量。其后，將這些金屬氫化物加熱，它們又會分解，將儲存在其中的氫釋放出來。這些會“吸收”氫氣的金屬，稱為儲氫合金。其儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態(tài)氫的1000倍。儲氫合金都是固體，需要用氫時通過加熱或減壓使儲存于其中的氫釋放出來，因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。目前研究發(fā)展中的儲氫合金，主要有鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金

4、、鐵系儲氫合金及稀土系儲氫合金。第二部分燃料電池燃料電池的優(yōu)點由于燃料電池能將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，因此，它沒有像通常的火力發(fā)電機那樣通過鍋爐、汽輪機、發(fā)電機的能量形態(tài)變化，可以避免中間的轉(zhuǎn)換的損失，達到很高的發(fā)電效率。同時還有以下一些特點：不管是滿負荷還是部分負荷均能保持高發(fā)電效率；不管裝置規(guī)模大小均能保持高發(fā)電效率；具有很強的過負載能力；通過與燃料供給裝置組合的可以適用的燃料廣泛；用天然氣和煤氣等為燃料時，NOX及SOX等排出量少，環(huán)境相容性優(yōu)。燃料電池的發(fā)明早在1839年，英國科學家威廉·格

5、羅夫就提出了氫氧燃料電池的原理。雖然稱為燃料電池，其運作過程中并不會產(chǎn)生明火。產(chǎn)生電能的過程也不需要旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機等運動部件。因此燃料電池構(gòu)造簡單，能量利用率高，噪音小而且穩(wěn)定。理論上，應用于汽車的燃料電池可以把氫燃料能量的６０～７０％轉(zhuǎn)化為動能，而內(nèi)燃機只能達到２０～２５％。燃料電池的種類直接甲醇燃料電池氫氧燃料電池固體氧化物燃料電池其他燃料電池的工作原理燃料電池由正極、負極和離子導電的電解質(zhì)構(gòu)成，其工作原理與普通電化學電池類似，燃料在負極氧化，氧化劑在正極還原，電子從負極通過負載流向正極構(gòu)成電回路，產(chǎn)生

6、電流。燃料氧化劑負極正極電解質(zhì)導電離子一直接甲醇燃料電池直接甲醇燃料電池-DMFC（DirectMethanolFuelCell）它是以甲醇為燃料，通過與氧結(jié)合產(chǎn)生電流的，優(yōu)點是直接使用甲醇，省去了氫的生產(chǎn)與存儲。其電化學轉(zhuǎn)化過程又可分為兩種方式，一種是直接燃料電池，另一種是間接燃料電池。直接燃料電池主要是甲醇在陽極被電解為氫和二氧化碳，氫通過質(zhì)子膜到陰極與氧氣反應并同時產(chǎn)生電流。間接燃料電池是先將甲醇進行煉解或重整得到氫，然后再由氫和氧通過質(zhì)子膜電解槽反應而獲得供給汽車動力的電能。圖為世界最小的甲醇燃料

7、電池。直接甲醇燃料電池日本則武公司的產(chǎn)品在改進后，提高了功率密度和性能，主要原因在于使用了有機物和無機物的混合技術(shù)來制作電解質(zhì)材料，從而大大減少了甲醇透過電解質(zhì)膜的“甲醇滲透”現(xiàn)象，并提高了電解質(zhì)膜的形狀穩(wěn)定性。這種燃料電池以甲醇為能量來源，手機，筆記本電腦將不再用充電。二、氫氧燃料電池的工作原理2e-2e-氫氣H2OHH++OHOH--A氧氣負極正極二、氫氧燃料電池的工作原理燃料電池電子設備應用燃料電池電子設備新的水燃料電池將是世界上最小的具備2瓦輸出能力的電池。這種電池利用DoCoMo公司的recha

8、rger技術(shù)和Aquafairy公司的薄膜技術(shù)將水中的氫分離出來，而放電時氫也發(fā)生化學反應重新變成水。同樣尺寸的水燃料電池所能提供的電能是甲醇燃料電池的8倍，也就是說水燃料電池完全可以做得非常小以適應手機的尺寸。與鋰離子電池相比，水燃料電池的充電時間相當，容量則大上數(shù)倍，因此手機的待機時間也可以延長至數(shù)星期乃至一兩個月，通話時間也可以不再用小時計算。燃料電池電子設備應用東芝近年來，在各種展會上都會展出其設計研發(fā)的筆記本燃料電池