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1、2004年5月PROGRESSINCHEMISTRYMay,2004燃料电池技术在电催化反应领域的应用宋海华邬慧雄(天津大学化工学院天津300070)马海洪3(天津大学石油化工技术开发中心天津300072)摘要燃料电池反应器是一种既能生产有价值化学品,又能同时发电的新型单元操作装置。由于其安全、反应易受控制、无污染,且能源资源利用率高的特点,日益受到各国工业部门的重视。本文评述了几类燃料电池反应器如酸性燃料电池、质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池的用途、工作原理及其实现工业化所面临的几个主要问题。关键词燃料电池反应器中图分类号:O6461
2、2;TM911电催化发电文献标识码:A文章编号:10052281X(2004)0320400206ApplicationsofFuelCellReactorinElectrocatalyzeReactionsSongHaihuaWuHuixiong(SchoolofChemicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)3MaHaihong(ResearchandDevelopmentCenterforPetrochemicalTechnology,TiajinUniversity,
3、Tianjin300072,China)AbstractInordertoproducevaluablechemicalsandelectricenergyatthesametime,fuelcelltypereactor(FCR)hasbeenproposed.ThefeaturesoftheFCRare:(1)theenergyofoxidationwhichisconvertedintopotentialen2ergybetweencathodeandanodecanbedirectlyusedastheelectricpower,th
4、erefore,ittheoreticallyhashighelectricalefficiencies;(2)reactionmixturewerenotdirectlymixed,sothesafetyisimprovedandgaseouscombustionreactionisavoided;(3)theactivityofsurfaceoxidantspeciesonanodecatalystiscontrolledbyapplyingexternalpotentialtotheelectrodecatalystssothatpar
5、tialoxidationreactionscanbeenhancedbymanyordersofmagnitude.FCRiswidelyusedinavarietyofcatalyticreactionsonPt,Pd,Ag,Ni,Au,IrO2andRuO2surfaces.Inthispaper,theprincipleofopera2tionofthreekindsofFCR,includingsourfuelcellreactor,proton2exchangemembranefuelcellreactor,solid2oxide
6、fuelcellreactor,isdepicted,andacomparisonbetweenFCRandotherconventionalchemicalreactorsismade.Furthermore,themajorproblemswhichwillbeencounteredintheindustrializationofFCRarealsodiscussed.Keywordsfuelcells;reactors;electrocatalyze;electricity2generation声低、模块结构、积木性强、比功率高,既可以
7、集中供电,也可以分散供电1。由于以上这些优点,FC也是未来电动车的首选电源2—4。FC的历史最早可以追溯到19世纪初,而化学品合成与电能共生的燃料电池的概念,最初是在20世纪70年代提出的,Langer等人在这方面做了很多工作5—7。他们的研一、引言燃料电池(FC)是一种只要连续供给燃料,使之与氧化剂发生反应,原则上就可以不断地将化学能转化为电能的装置。与以往的发电技术相比,FC不受卡诺循环的限制,能量转化率高、洁净、无污染、噪收稿:2003年4月,收修改稿:2003年7月3通讯联系人e2mail:hhma@tju.edu.cn第3期宋海华等
8、燃料电池技术在电催化反应领域的应用·401·究涉及电化学制氢、苯还原制环己烷、氮氧化物的电化学还原、氨氧化以及过氧化氢的生产。另外,也有人设计了H2NO2NH3燃料
