氢能与燃料电池

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1、氢能与燃料电池氢能燃料电池的发明各种燃料电池的技术燃料电池的应用第一部分氢能的开发与利用对许多人来说，“氢能”并不是一个十分熟悉的字眼。事实上，在传统的煤炭、石油和天然气等化石燃料给人类带来环境污染、温室效应等诸多问题的当今，许多国家，尤其是许多发达国家已将“洁净”的氢能作为自己的未来能源而加紧研究。氢能作为一种洁净的可再生能源，同时又具有可储可输的特点，从长远上看，它的发展可能带来能源结构的重大改变，而在目前它是一种理想的低污染或零污染的车用能源，国际上公认在不远的将来氢燃料汽车将是解决城市大气污染的

2、最重要途径之一。因此，氢能作为解决当前人类所面临困境的新能源而成为各国大力研究的对象便是情理之中的事了。1、氢能的三大优势1）、燃烧放出的热量多2）、燃烧产物是水，不污染环境3）、制备的原料是水，资源不受限制2、氢能的产生方式1）、以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与水蒸气反应制得2）、以天然气、石油、和煤为原料，用部分氧化法制得3）、电解水制得4）、生物质气化制得5）、光解水制得3、氢能的利用途径1）、燃烧放热2）、用于燃料电池，释放电能★3）、利用氢的热核反应释放的核能4、氢气的储存1、常压储氢2、

3、高压储氢3、液氢储氢4、金属氢化物5、吸附储氢密度高、能耗大、有自然挥发一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金

4、、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。第二部分燃料电池燃料电池的优点由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点：不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率；不管装置规模大小均能保持高发电效率；具有很强的过负载能力；通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛；用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。燃料电池的发明早在1839年，英国科学家威廉·格

5、罗夫就提出了氢氧燃料电池的原理。虽然称为燃料电池，其运作过程中并不会产生明火。产生电能的过程也不需要旋转式发动机等运动部件。因此燃料电池构造简单，能量利用率高，噪音小而且稳定。理论上，应用于汽车的燃料电池可以把氢燃料能量的６０～７０％转化为动能，而内燃机只能达到２０～２５％。燃料电池的种类直接甲醇燃料电池氢氧燃料电池固体氧化物燃料电池其他燃料电池的工作原理燃料电池由正极、负极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在负极氧化，氧化剂在正极还原，电子从负极通过负载流向正极构成电回路，产生

6、电流。燃料氧化剂负极正极电解质导电离子一直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池-DMFC（DirectMethanolFuelCell）它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储。其电化学转化过程又可分为两种方式，一种是直接燃料电池，另一种是间接燃料电池。直接燃料电池主要是甲醇在阳极被电解为氢和二氧化碳，氢通过质子膜到阴极与氧气反应并同时产生电流。间接燃料电池是先将甲醇进行炼解或重整得到氢，然后再由氢和氧通过质子膜电解槽反应而获得供给汽车动力的电能。图为世界最小的甲醇燃料

7、电池。直接甲醇燃料电池日本则武公司的产品在改进后，提高了功率密度和性能，主要原因在于使用了有机物和无机物的混合技术来制作电解质材料，从而大大减少了甲醇透过电解质膜的“甲醇渗透”现象，并提高了电解质膜的形状稳定性。这种燃料电池以甲醇为能量来源，手机，笔记本电脑将不再用充电。二、氢氧燃料电池的工作原理2e-2e-氢气H2OHH++OHOH--A氧气负极正极二、氢氧燃料电池的工作原理燃料电池电子设备应用燃料电池电子设备新的水燃料电池将是世界上最小的具备2瓦输出能力的电池。这种电池利用DoCoMo公司的recha

8、rger技术和Aquafairy公司的薄膜技术将水中的氢分离出来，而放电时氢也发生化学反应重新变成水。同样尺寸的水燃料电池所能提供的电能是甲醇燃料电池的8倍，也就是说水燃料电池完全可以做得非常小以适应手机的尺寸。与锂离子电池相比，水燃料电池的充电时间相当，容量则大上数倍，因此手机的待机时间也可以延长至数星期乃至一两个月，通话时间也可以不再用小时计算。燃料电池电子设备应用东芝近年来，在各种展会上都会展出其设计研发的笔记本燃料电池