燃料电池研究进展及产业化对策

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1、燃料电池研究进展及产业化对策雨酮阐型生蔓！塑壁蔓！丝塑冯卩心夏定国赵煜娟王振尧北京工业大学环境与能源工程学院摘要：燃料电池是一种高效清洁能源，发展燃料电池对保护环境及能源的可持续发展具有重要意义。目前。燃料电池的规模化生产和实际应用等方血取得了一些成果。但是，由于成本高，技术还有待完善，从而阻碍其产业化发展。制约燃料电池成本的主要因素是电极材料和制备工艺。以质子交换膜燃料电池为例，必须通过减少贵金属用量或发现新体系材料而取代目前使用的催化荆、离子交换膜和双极板，才能大幅度降低电池的价格。燃料电池的产业化应根据不同类型燃料电池的特点及市场准则，先

2、易后难，逐步推广。关键词：燃料电池；催化剂；质子交换膜；双极板众所周知，能源是国民经济的动力，也是衡量综合国力、国家文明发达决的重大课题。作为一种选择，燃料电池有可能成为一种清洁能源应用于工业和生活的各个方血。程度和人民生活水平的重要指标。随着现代文明的发展，全世界对能源的需求日益增加，据分析，到2020年，全世界能源消耗量将比现在增长1倍。目前这种能源需要主要通过增加化石燃料的1燃料电池简介1・1燃料电池的特点燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为消耗来满足，这不仅涉及到有限的化石燃料资源的维持问题，而口产生温室效应

3、、酸雨等危及人类生存的严重环境污染问题。因此寻求新能源及改善环境，是提高全世界人民生活水准迫切需要解电能的高效发电装置。从理论上来讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电，已被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。燃料电池的特回盘丝签主些点具体如下：（1）高效。它不受卡诺循环的限制，是一种高效的新型能源。理论转化效率可达85%〜90%,由于各种极化的限制，目前的电池能量转化效率约为40%〜60%。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。（2）环境友好。不排放或极少排放污染物（N0。和SO；）,C0：排放量比热机过程减少40%以

4、上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过热机的燃烧过程，所以它几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。（3）比能量高。液氢燃料电池的比能量是镰镉电池的800倍，直接燃料电池的比能量比锂离子电池（能量密度最高的充电电池）高10倍以上。目前，燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%左右，但仍比一般电池的实际比能量高很多。（4）安静。燃料电池按电化学原理工作，运动部件很少，因此工作时噪声很低。（5）可靠性高，灵活性大。碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源

5、和不间断电源万方数据幽：型堂型垫甜使用。第四，解决农村能源问题。有1・2燃料电池的分类计划的在农村地区开展以沼气类为目前正在开发的商用燃料电池燃料的燃料电池系统开发，综合治依据电解质的类型可分为：碱性氢理农村能源的利用、能源供应结氧燃料电池（A1ka1ineFueICell,构，保护生态环境，促使“绿色能AFc）、质子交换膜燃料电池源”计划的逐步实现。（ProtonExch锄geMenlb瑚eFue1第五，国防用途。如航天器、Cell,PEMFC）、磷酸型燃料电池舰船、潜艇用能源及单兵电源等。（PhosphoricAcidCeU,PAFC）.熔

6、融碳酸盐燃料电池（Molten2发晨燃料电池的重要性C小onateFue1Ce11,MCFC）、固2.1高效、清洁地利用化石体氧化物燃料电池（SolidPolylner能源Fue1Ce11,S0FC）o直接以甲醇为化石燃料在地球上的储藏量有燃料的质子交换膜燃料电池通常称限，根据已探明的储藏量和目前消为直接甲醇燃料电池（Direct耗水平，石油、天然气和铀只能够MethanolFuelCeU,DMFC）o使用30年一50年，煤可用100年一1・3燃料电池的应用前景200年，能源危机已初见端倪。另第一，作为固定组合电源，将一方面，使用化石燃料，大量

7、排放燃料电池系统用于民用发电，主要co：.NzO、碳氢化合物及硫化物是现场型和分散型电站，如宾馆、等污染物，出现温室效应、酸雨生活小区的及较偏远的地区供电。等，造成环境污染，危害人民身心发电容量在数十千瓦至兆瓦级范围健康。因此世界各国在努力提高现内。它既干净又安静,可以设在大有能源利用效率的同时，积极寻求楼顶层或地下室，特别适合用于城环境友好的新体系能源。燃料电池市中间各牛活小区内的供电与供已被公认为是清洁、高效的能源利热。用方式。我国是能源消耗大国，以第二，交通运输。利用电动汽煤和石油为主，能源利用率低且造车发展的机遇，开展电动汽车用的成严重

8、的环境污染。发展燃料电燃料电池系统研究。池，利用煤、石油及植物转换制备第三，作为移动电源。用于便氢气或甲醇来发电，对于改善环携式摄像机，便携式DVD等