燃料电池的基本工作原理及主要用途

《燃料电池的基本工作原理及主要用途》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、简述燃料电池的基本工作原理及主要用途1.燃料电池的工作原理燃料电池足一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂屮的化学能直接转化为电能的能M转换装置。其单体电池是山电池的正极（即氧化剂发生还原反应的阴极＞、负极（即还原剂或燃料发生铽化反应的阳极）和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氣化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并时排放出反应产物。以磷酸型燃料电池为例，M:反应式为：燃料极（阳极）H2-＞2H++2e-空气极（阴极）1/2O2+2H+

2、+2e--*H2O综合反应式H2+1/2O2—H20以上反应式表示：燃料电池丄作时向负极供给燃料（氢＞,M正极供给鉍化剂（空气），燃料（氢）在阳极被分解成带正电的氢离了（H+）和带负电的电了、（e-），氢离子（H+＞在电解质屮移动与空气极侧提供的02发牛反应，而电子（e-）通过外部的负份电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子＜e-）连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发屯过程，也是电解反应的逆过程。2.燃料电池的应用2.1能源发电燃料电池电站的每一套设备都包括丁一整套采用灭然气发电的电力系统。分为以下儿个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩

3、机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工、Ik界人上普遍对于燃料电池在发电站的应川前景看好。2.2汽车动力n前，各国的汽车时用a均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展屮国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一w题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技水方而存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量《等特点

4、，适合做汽车动力，是h前世界各国积极丌发的运输用燃料电池。2.3家庭用能源天然气作为一种洁浄的能源己经在家庭中被广泛使用，俏其主要被用于炊事和生活热水，以大然气为燃料的燃气电池在家庭屮的广泛应川在开辟了天然气在家庭屮一种新的川途的同时也将解决目前商峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰筘、空调等家川电气还足电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使川的分散电源，并可同吋提供家庭用热水和采暖，这样川‘将天然气的能量利用率提高到70%〜90°%。2.4其它方面的应用碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行吋基本没奋红外辐射，而且噪音小，川做潜艇

5、动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下扁动工作，且能M密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质了交挽膜燃料电池还可用作野外便携式电源。总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活屮不可缺少的能量來源。关于核壳结构的纳米粒子燃料电池催化剂的研究摘要：燃料电池的性能好坏、寿命长短以及成本高低都受到催化剂这一关键材料的制约，近年来人们除了在提高催化剂活性方面做了大量工作以外，在降低催化剂成本方面也做了大量研究推进工作。本文介绍了燃料电池非铂、低铂催化剂主耍体系在低温燃料电池方面的最新研究进展，并提出了更加先进的燃料电池催化

6、剂。关键词：低温燃料电池；低铀催化剂；核壳结构正文：低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决0前我们所面临的能源危机和环境污染问题具宥重耍意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首;在我国的科技发展规划屮，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的於。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究宥碳负

7、载的钔钉合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的Pt/C和PtRu/C催化剂等。为了冇效降低燃料电池的成本，主要采用集中W个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。木文就此对近年来的研究现状进行综述。非铂催化剂的研究,主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来,研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳极催化剂，也显示了诱人的应用前景。另外,Pd

8、基催化剂不仅比Pt便宜，而且Pd资源储量丰富，显然P