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1、燃料电池的发展趋势侯侠,任立鹏(1•兰州石化职业技术学院应用化学工程系川肃兰州730060；2.兰州右化公司污水处理厂川肃兰州730060)摘要：介绍「燃料电池的工作原理、优缺点；同时以燃料电池应用为背景，综述不同类熨的燃料电池如车用质子交换膜燃料电池、航天飞行器用再生燃料电池、小型便携式产品用直接甲醇燃料电池、中小型电站用固体氧化物燃料电池(SOFC)、微牛•物燃料电池(MFC)的技术发展现状打研究热点，并指出了未來燃料电池的发展趋势。关键词：质了交换膜燃料电池;再生燃料电池；甲酹燃料电池;固体氧化物燃料电池(SOFC);微生物燃料电池(MFC)中图分类号：TH9
2、11文献标识码：A文章编号：1004-275X(2011)02-0034-03燃料电池(Fuelcell)是种使用燃料进行化学反应产牛电力的装買，故早于1839年由英国的Grove所发明。最常见的是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由丁•燃料价格平代，加上对人体无化学危险、对坏境无害，发电斤产卞纯水和热,1960年代应用在美国军方，后丁1965年应用丁捷国双子星计划双子星5号太空仓。现在，也仃-哄笔记型电脑开始研究使用燃料屯池。{ll.rtlT产生的电忙太小,4无法瞬间提供大供电能，只能用丁•平稳供电上。燃料电池经过100多年的发展，终丁•在20I比纪木迎來新的发展
3、机遇，成为世界各国的研究热点。由于燃料电池的低排放、绿色环保，使其在汽车领域的研发大行其道，但燃料电池车商业化尚未实现;燃料电池所具备的高容量、轻便等特点，也使其成为便携设备的持续动力源。1燃料电池的工作原理燃料电池(FuelCell)是…种电化学的发电装置,它能直接将燃料(如氢气、各种富含氢的气体，如重整气和甲醇等)和氧化剂(净化空气、氧气和一些液体，如过氣化氢和硝酸的水溶液等)的化学能通过电极反应转化为电能。与伎统的发电方式相比，燃料电池的能最转换是直接的，不需耍经过热能转换送-环节肿此发电效率比较高。其发电原理与其它化学电源一样，在电池的阳极发生燃料的催化氧化
4、反应，阴极发生氧化剂的催化还原反应。电解质隔开阴阳极并提供质子迁移通道，电子通过外电路報动负载做功，这样就构成了电池负载AI路。对外电路按原电池定义电池的阳极为正极，阴极为负极。由丁•燃料电池的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的储罐中。只要保证燃料供应,就能够持续不断的产生电能。当电池运行时,燃料和氧化剂源源不断地送入电池，电化学反应后会有反应产物和部分未反应的燃料和氧化剂排出，同时伴随有热量生成。2燃料电池的优缺点燃料电池作为一种新型能源，具有以卜一优点：1)能忻转化效率离。燃料电池血接将燃料中化学能转换为电能，避免了化学能到热能，再到机械能，然后
5、到电能过程屮的能戢损失,-JWA'达45%~60%的能量转换效率，如果通过热电共牛.同时利用高温洁挣热能，能吊转换效率可以达到80%o2)环境友好。当氢为燃料时，燃料电池的副产物是水.这意味着燃料电池是“零排放”。是燃料电池应用于汽车的最大优点,也是减少汽车尾气排放和在城市消除废气的需耍。3)对靠性岛。燃料电池的赵本原理非常简单,除了少数运动部件外，它的可靠性和持久性都很岛°模块设计，结构紧挨。设备可以模块化,尺寸灵活性大，发电量易于调节。4)低噪音。燃料电池运动部件少，噪声很低。燃料电池具冇上述优点，但并不是说它卜全I咲。它还存在以卜-问题需耍进•步解决和完善：1
6、)减少损耗，提高效率。尽管燃料电池以高效率吸引人，但降低其木身的损耗仍是匝要课题。燃料电池的损耗工耍包括反应活化能损耗、浓度并损耗、内阳损耗和系统损耗，这些损耗都降低了燃料巾池效率，为此需继续开发高效能、低成木催化剂和窩导电性能的电解质和电极材料，减少系统损耗,从而提离电池效率。2)开发新材料,改进工艺。燃料电池制造涉及高分子材料、贵重金属、陶瓷等广泛领」或,同时也涉及脱脂、氧化、烧成等制造工艺。各种优质高效材料的开发和制适工艺的改进影响着燃料电池的性能,决定看燃料电池的发展。备种燃料电池由丁反应过程及燃料、电介颅的不同，分别存在看中毒、鶴蚀或爲温老化问题，因此需积
7、极研制新设备，提高电池的稳定性，延长连续迖行时间。3)降低成木。燃料电池耍想更快的发展，必须降低成本,除提高功率密度外，还需•进…步简化电池结构，减轻更最,提高性价比,齢低与传统发电方式的成本签价。3燃料电池技术发展现状3.1车用质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池是燃料电池电动汽车的tr选技术，它具冇比功率高、启动快等特点,II20个世纪90年代以來，燃料电池电动汽车研发在国际范帼内蓬勃兴起。11前,影响燃料电池汽千询业化的匸耍技术难点來［T丁燃料电池的寿命h成木。车用燃料电池耐久性欠佳，上原因是车载工况対燃料电池的影响，如频緊起停、快速变载等非稳态操作以及低
