氢燃料电池项目介绍

氢燃料电池项目介绍年月20223能源问题近年向来受到广泛的关注随着三大化石能源的不断使用，能源储备、过度开采，环境问题越来越严重世界能源组织调查显示，包括煤、石油、天然气等在内的矿物质能源将在未来的年内耗100200〜尽，新的能源利用技术将被不断的开辟并利用起来燃料电池就是一种潜力巨大的新能源燃料电池概述

1.1燃料电池是一种使用燃料进行化学反应产生电能的装置所用燃料包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气，以及现在运用最广泛的汽油最常见是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由于燃料价格便宜，无化学危）险、对环境无污染，发电后产生纯水和热，这是目前其它所有wei（动力来源无法做到的将燃料电池作为汽车的动力，已被公认为是世21纪的必然趋势燃料电池用可燃性的燃料与氧反应产生电力通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷、乙醇、氢等这些可燃性物质都要经过燃烧来加热水，使水沸腾产生水蒸汽并推动涡轮进行发电这种转换方式大部份的能量通常都转为无用的热能，转换效率相当的低,惟独摆布；而燃料电池30%则是以特殊催化剂使燃料与氧发生反应产生二氧化碳和水，因无需推动涡轮机等发电器具，也不需要将水加热成水蒸气再经散热变回水，所以能量转换效率高达摆布，比普通的能源利用方式高出且二氧化70%40%,碳排放量比一般方法低许多，水又是无害的产物，因此也是一种低污染性的能源燃料电池的分类

1.2按燃料电池的运行机理可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池1按电解质的种类不同，燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸燃料2电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池等在燃料电池中，磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池可以冷起动和快起动，可以作为挪移电源，满足特殊情况的使用要求，更加具有竞争力按燃料类型分，有氢气、甲烷、乙烷、丁烯、丁烷和天然气等气3体燃料；甲醇、甲苯、汽油、柴油等有机液体燃料有机液体燃料温和体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才干成为燃料电池的燃料按燃料电池工作温度分，有低温型，工作温度低于4℃；中温型，工作温度为℃；高温型，工作温度高于200200^750750℃o在常温下工作的燃料电池，例如质子交换膜燃料电池，这种燃料电池需要采用贵金属作为催化剂燃料的化学能绝大部份都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物不需要废热能量回收装置，体积较小，质量较轻但催化剂柏会与工作介质中的一氧化碳发生作用后产生“中毒”现象而失效，使燃料电池效率降低或者彻底损坏，而且伯的价格很高,增加了燃料电池的成本另一类是在高温下工作的燃料电池，例如熔融碳酸盐600~1000℃燃料电池和固体氧化物燃料电池，这种的燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大，质量重，只适合用于大功率的发电厂中燃料电池的研究发展

1.3国内的研究现状

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3.1早在世纪年代，我国就开展燃料电池方面的研究，在燃料电2050池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破政府十分注重燃料电池的研究开辟，陆续开辟出级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽30kW车等燃料电池技术特殊是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展，相继开辟出、等多种规格的质子交换膜燃料电池组开辟出60kW75kW电动轿车用净输出、城市客车用净输出燃料电池发动机，40kW100kW使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列国内对质子交换膜燃料电池的各个组件的开辟研究都取得了较大的发展其中对于催化剂方面清华大学科研人员研制出新型箱/碳电极催化剂在电极组合件方面北京世纪富原燃料电池有限公司开辟出横板涂敷法，在一片质子交换膜上制作多个膜电极的燃料电池，由一片质子交换膜、多个催化层和多个扩散层组成多个膜电极，由多个膜电极和多个导流板组成多个发电单元；在质子交换膜方面清华大学研制出聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸聚偏氟乙烯溶于甲基毗咯烷酮溶剂中，PEMo将该高分子溶液加热至甲基叱咯烷酮的沸腾温度，在该温度下回流

0.5〜温度降至然后向溶液中加入引起剂，在℃保温后降至5h,90℃,9015h〜室温，再向溶液中加入三氯甲烷，直至不溶性固体全部沉淀，将固体取出，加引起剂，再经处理便制得此种质子交换膜在双极板方面天津电源研究所研制出实用新型双极板，它包括金属板气体反应区域、气体进口、气体出口金属板上、下面气体反应区域周围分别设有凹槽，气体进口、气体出口与气体反应区域之间分别设置有暗孔道该设计改善了电池组的密封性，延长了其寿命，提高了性能；在电解质方面吉林大学研制出固体复合电解质，它由基体材料和、、、、、的金属化合物或者化Cel-xRexO2-d NiAl CNa CaK NiAl合物添加剂合成，经过混合、研磨、烧结、冷却、粉碎、研磨等工艺制成它是用模具直接压制成薄片，烧结后强度可达到用它作lOMPao电解质，可使用甲醇、乙醇、甲烷和乙烷等多种燃料；上海交通PEMFC大学研制出新型电解质一带磺酸盐侧基、竣酸盐侧基的聚芳酸酮，该聚合物可作为的阳离子组分PEM国外的研究现状

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3.2发达国家都将大型燃料电池的开辟作为重点研究项目，企业界也纷纷斥以巨资，从事燃料电池技术的研究与开辟，现在已取得了许多重要成果，使得燃料电池即将取代传统发机电及内燃机而广泛应用于发电及汽车上值得注意的是这种重要的新型发电方式可以大大降低空气污染及解决电力供应、电网调峰问题，、2MW、成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，各等级的燃

4.5MW11MW料电池发电厂相继在一些发达国家建成燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆世纪新能源与环保的绿色革命如今，在北美、日本和欧洲，21燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为世纪继火电、水电、核电后的第代发电方式燃料电池技术在214国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，现在它已是能源、电力行业不得不正视的课题由于碱性燃料电池在实际使用中，往往采用空气作为氧化剂,会受毒化而大大降低效率和使用寿命，因此，人们认为碱性燃料电池不适CO,合作为汽车动力等方面，并将研究重点转向了质子交换膜燃料电池，惟独少数机构还在对碱性燃料电池进行研究为了解决碱性燃料电池这一问题国外进行了大量的研究工作等研究发现当电极采用特殊方法制备时，可以在E.Gulzow CO含量较高的条件下正常运行而不受毒化在电极制备中，催化剂材料与（聚四氟乙烯）细颗粒在高速下混合，粒径小于的小PTFE1mm PTFE颗粒覆盖在催化剂表面，增加了电极强度，同时也避免了电极被电解液彻底淹没，减小了碳酸盐析出阻塞微孔及对电极造成机械伤害的可能性止匕外，还允许气体进入电极，在发生电化学反应的区域形成个相区；13等将通常电极制备的干法和湿法相结合，提出了过滤法，通过S.Rahman控制的含量和碾磨时间来优化电极的性能研究表明当的PTFE PTFE含量为（质量分数）、碾磨时间为时，电极性能最好通过新8%60s的电极制备方法，碱性燃料电池可承受较高的浓度；等在CO2E.Gulzow氧气中加入的对碱性燃料电池电极进行连续的实验，未发5%CO,3500h9现对电极的寿命和性能带来影响，说明新的电极制备方法可解决电CO2极毒化的问题CO2此外也有人提出采用氨作为氢源，避免的毒化问题氨在室温下co,仅需就可被液化，不需较高能量消耗，且价格低，已有比较完89MPa〜善的生产、运输体系，而氢的使用则需要较长时间进行基础设施建设氨具有强烈刺鼻的气味，其泄漏很容易检测和其它燃料相比，氨更为清洁，不会对土地造成破坏氨的爆炸范围比较小，仅（体15%28%〜积分数），相对安全在碱性燃料电池使用中，只需在燃料入口增加1个重整器，将分解为凡和也即可所以将有望在碱性燃料电池NH NH33中广泛使用，具有较好的发展前景燃料电池的应用前景燃料电池的特点决定了它具有广阔的应用前景它可以用作小型发电设备；作为长效电池；应用在电动汽车上料电池用作发电设备，是因为其价格有可能与普通的发电设备相竞争但燃料电池在电动汽车上的商业应用前景是远期的，因为汽车需要的是发机电，发机电的价格远比燃料电池要便宜，因此在短期内，燃料电池汽车在价格上难以与其他汽车相竞争目前燃料电池研究与开辟集中在个方面⑴电解质膜；4电极；燃料；）系统结构日美欧各厂家开辟面向便携电234（）（）（子设备的燃料电池，特别重视）方面的材料研究与开辟第134（〜（）方面的研究课题是燃料电池的系统结构，前个方面是构成燃料电池的3必要准备，而系统结构是燃料电池的最终结果提高氢燃料电池耐候性和使用寿命、提高体积能量密度和降低成本是燃料电池目前亟待解决的技术难题解决了这些技术难题，氢燃料电池作为可循环的清洁能源，将大规模进入物流车、乘用车、水下和高空超长续航里程领域。