燃料电池的新进展(1)论文

上传者：网友
|

翻新时间：2022-08-21

收藏到账号

全屏

燃料电池的新进展(1)论文

作者: 高培德(中国科学院上海冶金研究所 ) 【论文摘要】由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。

燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。

但直到20世纪60年代初，由于航天和国防的需要，才开发了液氢和液氧的小型燃料电池，应用于空间飞行和潜水艇。近二三十年来，由于一次能源的匮乏和环境保护的突出，要求开发利用新的清洁再生能源。

燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。

”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。

美国Arthur D.Little公司最新估计，2000年燃料电池在能源系统市场将提供1 500～2 000MW动力，价值超过30亿美元，车辆市场将超过20亿美元；2007年燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。燃料电池的工作原理和分类、特点和优势燃料电池发生电化学反应的实质是氢气的燃烧反应。

它与一般电不同之处在于燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是起催化转换作用。所需燃料(氢或通过甲烷、天然气、煤气、甲醇、乙醇、汽油等石化燃料或生物能源重整制取)和氧(或空气)不断由外界输入，因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的装置。

以熔融碳酸盐型燃料电池为例，图1为燃料电池的结构示意图。图1 熔融碳酸盐燃料电池单电池结构示意图在燃料电池电极上反应如下：阳极反应：H2+CO32-＝H2O+CO2+2e- 阴极反应：1/2O2+CO2+2e-＝CO32- 总反应：1/2O2+H2＝H2O 燃料电池多种分类。

按燃料类型可分为直接型、间接型和再生型。按电解质种类又可分为磷酸盐型燃料电池(PAFC)--第一代FC；熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)--第二代FC；固体氧化物型燃料电池(SOFC)--第三代FC。

表1列出了几种主要类型燃料电池的燃料、电解质、电极和工作温度等基本特点。表1 燃料电池的分类类型磷酸盐型燃料电池(