燃料ねんりょう电池

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直接ちょくせつきのえあつし燃料ねんりょう電池でんちしめせはん燃料ねんりょう電池でんちぐみてき層狀そうじょう結構けっこう (へん中心ちゅうしんてき立方體りっぽうたい)
质子传导燃料ねんりょう電池でんちてきしめせ
最早もはや提出ていしゅつ燃料ねんりょう電池でんちてき科學かがくなおはん(Christian Friedrich Schönbein)てきあきらへん

燃料ねんりょう電池でんち英語えいごFuel cellいちしゅ主要しゅよう利用りようある其他氧化ざい進行しんこう氧化かえげん反應はんのう燃料ねんりょうなかてき化學かがくのう轉換てんかんなりでんのうてき發電はつでん裝置そうちさい常見つねみてき燃料ねんりょうため [1],其他燃料ねんりょう於任なんのう分解ぶんかい氫氣てき碳氫化合かごうぶつれい天然てんねんあつしきのえひとし燃料ねんりょう電池でんちゆうべつはら電池でんちゆう點在てんざい透過とうか穩定供應きょうおう燃料ねんりょうらいみなもとそく持續じぞく間斷かんだんてき提供ていきょう穩定電力でんりょくちょくいたり燃料ねんりょう耗盡,ぞう一般非充電電池一樣用完就丟棄,也不ぞう充電じゅうでん電池でんちいちようようかん繼續けいぞく充電じゅうでん,也因此透過とうかでんうずたかくしれん,甚至なりため發電はつでんりょうひゃくまんかわら(MW)きゅうてき發電はつでんしょう

1839ねん英國えいこく物理ぶつりがくかど·かずららくおっとえいWilliam Robert Grove製作せいさくりょうくび燃料ねんりょう電池でんち。而燃料ねんりょう電池でんちてきくび應用おうよう就在美國びくにたいそらそうしょ1960年代ねんだいてきふとむなし任務にんむとうちゅうため探測たんそく人造じんぞう衛星えいせいかずふとしそら提供ていきょう電力でんりょくしたがえ此以燃料ねんりょう電池でんち開始かいしこう使用しようざい工業こうぎょうじゅう交通こうつうとう方面ほうめん作為さくい基本きほんある後備こうびきょうでん裝置そうち

現今げんこん生活せいかつちゅう存在そんざい多種たしゅ燃料ねんりょう電池でんちただし它們うんさく原理げんり基本きほん上大かみおお致相どう必定ひつじょう包含ほうがんいち陽極ようきょくいち陰極いんきょく以及はなれ(通常つうじょう氫正はなれ)通過つうか電池でんち兩極りょうきょくてき电解质電子でんしよし陽極ようきょくでんいたり陰極いんきょくさんせい直流ちょくりゅうでん形成けいせいかんせいてき電路でんろ各種かくしゅ燃料ねんりょう電池でんちもと使用しよう不同ふどうてき電解でんかいしつ以及電池でんち大小だいしょう分類ぶんるいてきいん此電種類しゅるいへんどくさら多元たげん用途ようとまたさらこう泛。よし於以個體こたい燃料ねんりょう電池でんちけいたん一顆電池只能輸出相對較小的電壓でんあつ大約たいやく0.7V,所以ゆえん燃料ねんりょう電池でんち以串れんあるいちくみてき方式ほうしきせいづくり,以增加ぞうか電壓でんあつ配合はいごう應用おうよう需求[2]

另一方面ほうめん燃料ねんりょう電池でんちさんでん後會こうかいさんせいみずあずかねつもと使用しよう不同ふどうてき燃料ねんりょうゆう可能かのうさんせいごく少量しょうりょう氧化碳かず其他物質ぶっしつたい環境かんきょうてき污染はら電池でんち化石かせき燃料ねんりょう發電はつでんしょうしょういちしゅ綠色みどりいろのうげん燃料ねんりょう電池でんちてきのうりょう效率こうりつ通常つうじょうため40-60%あいだ;如果はいねつ捕獲ほかく使用しよう,其ねつでんれんさんてきのうりょう效率こうりつだかたち85%。

燃料ねんりょう電池でんちてき市場いちばただしざい增長ぞうちょうすえかつ研究けんきゅう公司こうし(Pike Research)估計,いた2020ねん固定こていしき燃料ねんりょう電池でんち市場いちば規模きぼしょうたちいた50 GW。[3]

歷史れきし[编辑]

かどかずららくおっと1839ねん電池でんちくさ

燃料ねんりょう電池でんちてき原理げんりゆかりとくこく化學かがくかつさと斯提やす·どるさととくさとまれ·なおはん於1838ねん提出ていしゅつなみかんとうざい當時とうじ著名ちょめいてき科學かがく雜誌ざっし[4]もと於尚はんてき理論りろん英國えいこく物理ぶつりがくかどかずららくおっとえいWilliam Robert Grove於1839ねん2がつ理論りろん證明しょうめいかんとう於《科學かがくてき哲學てつがく雜誌ざっしあずかかん》(Philosophical Magazine and Journal of Science)[5],其後また燃料ねんりょう電池でんち設計せっけいくさ於1842年刊ねんかんとう當時とうじてき設計せっけい類似るいじ現今げんこんてき磷酸燃料ねんりょう電池でんちえいPhosphoric acid fuel cell[6]

1955ねんいちため通用つうよう電氣でんき工作こうさくてき化學かがく研究けんきゅういん斯·かずらぬの(W. Thomas Grubb),しんいち設計せっけい以磺聚苯おつはなれ交換こうかんまくさく電解でんかいしつ改革かいかく原始げんし燃料ねんりょう電池でんちさんねん通用つうよう電氣でんきてき另一位化學研究員李奧納德·あまとくひしげかつ(Leonard Niedrach),そうりょうしょう沉積ざいまく上面うわつら氫氣進行しんこう氧化反應はんのう氧氣進行しんこうかえげん反應はんのう必需ひつじゅてき催化ざいなりため「Grubb-Niedrach燃料ねんりょう電池でんち」。

したがえそく通用つうよう電氣でんき就和美國びくにたいそらそうしょむぎかつからおさめ飛行ひこう公司こうし共同きょうどう發展はってん這個技術ぎじゅつ應用おうよう於美こく宇航きょく雙子ふたごぼしけい,這是燃料ねんりょう電池でんちてきだいいち商業しょうぎょうじょうてき應用おうようちょくいた1959ねん英國えいこくてき工程こうていほうらん西にし斯·瑪士·つちかええいFrancis Thomas Baconかず它的どうこと們才成功せいこう展示てんじだいいち輸出ゆしゅつこうりつたち5千瓦的實用級燃料電池系統。同年どうねんいちゆかり哈利·りつかく(Harry Ihrig)りょうしるべてきだんたい製造せいぞう以15千瓦功率的燃料電池驅動的牽引車。1960ねんひろしめぐみ公司こうし獲得かくとくつちかえせんてき許可きょかはた燃料ねんりょう電池でんちとうさくふとむなし計畫けいかくちゅう電力でんりょく和水わすいてきらいげんざい1991ねんすぐるりん(Roger Billings)發展はってん出世しゅっせかいくびよう於汽しゃてき燃料ねんりょう電池でんち[7]

美國びくに聯合れんごう技術ぎじゅつ公司こうしてきUTC動力どうりょくえいUTC Power部門ぶもんだいいち製造せいぞう商用しょうよう大型おおがた固定こてい燃料ねんりょう電池でんちてき公司こうし,其產品さんぴんとう做醫いん大學だいがく大型おおがた辦公だいろうてき動力どうりょくらいげん,UTC動力どうりょく持續じぞく也在市場いちばじょう推出こうりつたち200せんかわら燃料ねんりょう電池でんち-PureCell 200,げん400せんかわらだい-PureCell Model 400 [8]。UTC動力どうりょく也是美國びくにたいそらそうしょざい進行しんこうふとむなし探索たんさく方面ほうめん唯一ゆいいつてき燃料ねんりょう電池でんち供應きょうおうしゃ,曾將其燃料ねんりょう電池でんち應用おうよう太陽たいようしんけい [9]最近さいきんてきふとむなし計畫けいかくえいSpace Shuttle program,而且也往汽車きしゃ公共こうきょうともえとう方面ほうめん發展はってん,該公司こうし展示てんじりょうだい一個質子交換膜的燃料電池汽車,ざい酷寒こっかんてき狀態じょうたい仍能適用てきよう

ざい1960年代ねんだいいくてきふとむなし任務にんむちゅう燃料ねんりょう電池でんちよう驅動くどうとうがつ探險たんけんしゃ及供おうふとしそらじん飲用いんようすいひとし證明しょうめいりょう它的實用じつようせい近年きんねんらいよしため化石かせき燃料ねんりょう造成ぞうせいてきのうげん危機ききあずかたまきたもつ意識いしきてき抬頭,れい燃料ねんりょう電池でんちてき發展はってん趨興旺。

類型るいけい設計せっけい[编辑]

燃料ねんりょう電池でんちゆう種類しゅるいがたただし它們ゆうしょうどうてき工作こうさくしき。它們主要しゅようよし三個相鄰區段組成:陽極ようきょく電解でんかいしつ陰極いんきょく兩個りゃんこ化學かがく反應はんのう發生はっせいざい三個不同區段的介面之間。りょうたね反應はんのうてききよし結果けっか燃料ねんりょうてき消耗しょうもうみずある二氧化碳的產生,電流でんりゅうてきさんせい,而生成せいせいてき电流直接ちょくせつよう於電りょく設備せつびそく通常つうじょうしょしょうてきまけ

ざい陽極ようきょくじょう催化ざいはた燃料ねんりょう通常つうじょう氫氣)氧化,使つかい燃料ねんりょう變成へんせい一個正電荷的離子和一個負電荷的電子。電解でんかいえき经專もん設計せっけい使とくはなれ通過つうか,而電子でんしそく无法どおり过。釋放しゃくほうてき電子でんし穿ほじいちじょう電線でんせんいん而產せい電流でんりゅうはなれ通過つうか電解でんかいえきぜん陰極いんきょく一旦いったんいたるいた陰極いんきょくはなれあずか電子でんしだん聚,兩者りょうしゃあずかだいさん化學かがくひん通常つうじょうため氧氣)一起かずき反應はんのう,而產生水なまみずある氧化碳。

燃料ねんりょう電池でんちしめせ意圖いと

ざい燃料ねんりょう電池でんちちゅう重要じゅうようてき設計せっけい特徵とくちょう

  • 電解でんかいしつ材料ざいりょう電解でんかいしつ材料ざいりょう通常つうじょう決定けっていりょう燃料ねんりょう電池でんちてき類型るいけい
  • 使用しようてき燃料ねんりょうさい常見つねみてき燃料ねんりょう
  • 陽極ようきょく催化ざいようらいはた燃料ねんりょう分解ぶんかいなり電子でんしはなれ陽極ようきょく催化ざい通常つうじょうよし極細ごくぼそてきこなせいなり
  • 陰極いんきょく催化ざいようらいはたはなれ轉換てんかんなりぞうすいある二氧化碳的廢棄化學物質。陰極いんきょく催化ざい通常つうじょうゆかりせいなりただし也有やゆう納米のうまい材料ざいりょう催化ざい

典型てんけいてき燃料ねんりょう電池でんちざい全額ぜんがくまけしもさんせい0.6 Vいたり0.7 Vてき電壓でんあつしるべ致随電流でんりゅうじょうます電壓でんあつ下降かこうてきいく原因げんいん如下:

  • 電位でんい
  • おう損耗そんこういん電池でんちもとけんせっれんてき阻抗而導致壓くだ
  • だい規模きぼでん損耗そんこう在高ありだかまけした,催化ざいはしてき反應はんのうぶつ損耗そんこう造成ぞうせい電壓でんあつてき快速かいそく下降かこう[10]

ためりょう提供ていきょうしょ需要じゅようてきのうりょう以將組合くみあい燃料ねんりょう電池でんち进行くしれん以產せい較高電壓でんあつあるなみれん供應きょうおう較大電流でんりゅう。這種設計せっけいしょうため燃料ねんりょう電池でんちうずたかたたみ」。就個べつ電池でんち而言,增加ぞうか其表面積めんせき獲得かくとく較大電流でんりゅうざいうずたかたたみちゅう反應はんのうぶつ氣體きたいおうひとし勻分佈於所有しょゆう電池でんち,以獲得かくとく最大さいだいてきこうりつ輸出ゆしゅつ

しつ交換こうかんまく燃料ねんりょう電池でんち(PEMFC)[编辑]

原型げんけいてきしつ交換こうかんまく燃料ねんりょう電池でんちてき[11]效率こうりつぜんえんえいEfficient frontier[12]設計せっけいしつしるべでん聚合ぶつまく電解でんかいしつてきぶんへだた主要しゅようざい陽極ようきょく陰極いんきょく雙方そうほう。這也しょうためかたたい聚合ぶつ電解でんかいしつ燃料ねんりょう電池でんち(solid polymer electrolyte fuel cell, SPEFC),這是いんためざい1970年代ねんだいはつまえてきしつ交換こうかんせいなお完全かんぜん理解りかい。(注意ちゅうい同義どうぎ「聚合ぶつ電解でんかいしつまくかずしつ交換こうかんせいゆうしょうどうてき英文えいぶん字母じぼ縮寫しゅくしゃ。)

高溫こうおんしつ交換こうかんまく燃料ねんりょう電池でんち(PEMFC)てき构造图:つう过导电复合材料ざいりょうせいづくり使用しよう石墨せきぼくすみくろ碳纤维以及/あるもの碳纳まいかん增强ぞうきょう导电せいてきゆう铣削てき气体どおりどう结构てきそう极板;[13]多孔たこう碳布;扩散层(通常つうじょうざい聚合ぶつ薄膜うすまくじょう);聚合ぶつまく
よししつ交換こうかんまく燃料ねんりょう電池でんち(PEMFC)てき空氣くうきどおりどうかべさんせいてきひやしこりすい電池でんち周圍しゅういてき金線きんせん確保かくほ電流でんりゅうてき匯集[14]

陽極ようきょくいちへんてきながれいた陽極ようきょく催化ざいなみ分離ぶんりなりしつ電子でんしうんさく溫度おんどやく80-100℃。這些しつあずか氧化ざいさんせい反應はんのうしるべ致他們成ため通常つうじょうしょゆびてき多元たげん促進そくしんしつまくしつ透過とうかまくいた陰極いんきょくただし電子でんしせり移動いどうため提供ていきょう電源でんげんいた外部がいぶ電路でんろいんためでん絕緣ぜつえんまく陰極いんきょく催化ざい,氧分子ぶんしあずか(其中有ちゅうう遊歷ゆうれき通過つうか外部がいぶ電路でんろ電子でんししつ發生はっせい反應はんのう形成けいせいみず;而在此示れいちゅう唯一ゆいいつてき廢物はいぶつ產品さんぴん液體えきたいある蒸氣じょうき

じょりょう這種じゅん氫氣類型るいけいかえゆうるい燃料ねんりょうてき燃料ねんりょう電池でんち包括ほうかつしばきのえあつし(請參閱:直接ちょくせつきのえあつし燃料ねんりょう電池でんち直接ちょくせつきのえあつし燃料ねんりょう電池でんちかず化學かがく氫化ぶつ。這些類型るいけい燃料ねんりょうてき廢棄はいき產品さんぴん氧化碳和水わすい

しつ交換こうかんまく燃料ねんりょうてき不同ふどう組成そせい部分ぶぶん雙極そうきょくばん電極でんきょく催化ざいまくかずゆう必要ひつようてきかたたいよう燃料ねんりょう電池でんちてき不同ふどう部分ぶぶんてき材料ざいりょう類型るいけい不同ふどう雙極そうきょくばん以不どう類型るいけいてき材料ざいりょう製造せいぞう,如金屬きんぞく表面ひょうめんつつめくつがえてき金屬きんぞく石墨せきぼくやわらせい石墨せきぼくC–Cふくあい,carbon–polymerふくあい材料ざいりょうとうまく電極でんきょくもとけんあたり環境かんきょう協定きょうていMEA),しょう為心いしんてきしつ交換こうかんまく燃料ねんりょうかず通常つうじょう使夾在兩個りゃんこ催化ざいぬりそう論文ろんぶんてきしつ交換こうかんまく貴金屬ききんぞく元素げんそある類似るいじ類型るいけい通常つうじょう作為さくい催化ざいざいPEMFCちゅう使用しよう。另外,電解でんかいえき以是いちしゅ高分子こうぶんしまく

しつ交換こうかんまく燃料ねんりょう電池でんちてき議題ぎだい[编辑]

  • 价格。美国びくにのうげんてき报告说,ざい2011ねん,80-kWてき车用燃料ねんりょう电池けい统的成本なりもとざいりょう产(预计到每年まいとし50まんだいちゅうてき价格ごとせんかわら49もと[15]标价かくごとせんかわら35もと。约20ねん间相てきはす坡那样成ほんくだてい必要ひつようてき,以使质子交换まく燃料ねんりょう电池あずか目前もくぜん场上てきわざ术竞そう包括ほうかつ汽油内燃ないねんつくえ[16]
  • みずそら气的管理かんり[17]ざいPEMFC电池)。ざい这种类型てき燃料ねんりょう电池,まく必须すいてき需要じゅよう以它产生てきみずてき完全かんぜんしょうどうまとそくりつらいふけ发掉すい
  • 温度おんどてき管理かんり
  • ぼう些种类的电池要求ようきゅうてきもち续性,ふく务寿いのちえいservice lifeあるもの特殊とくしゅ要求ようきゅう
  • いち些(-PEDOT)阴极ただゆう有限ゆうげんてきいち氧化碳ようにん能力のうりょく

高溫こうおん燃料ねんりょう電池でんち[编辑]

固體こたい氧化ぶつ燃料ねんりょう電池でんち(SOFC)[编辑]

固體こたい氧化ぶつ燃料ねんりょう電池でんち英語えいごSolid Oxide Fuel Cell,缩写:SOFC)よしよう氧化钇稳てい氧化锆(YSZ,<15μみゅーm)样的すえ瓷给氧离どおり电的电解质和よし多孔たこう质给电子どおり电的燃料ねんりょうそら气极构成。そら气中てき氧在そら气极/电解质界めん还原形成けいせい氧离ざいそら燃料ねんりょう间氧てきぶん作用さようざい电解质中こう燃料ねんりょう极侧うつり动,ざい燃料ねんりょう极电かい质界めん燃料ねんりょうちゅうてき氢或一氧化碳的中间氧化产物反应,生成せいせいすいふけ气或氧化碳,放出ほうしゅつ电子。电子どおり过外回路かいろさいつぎかえしかいそら气极,此时产生电能。よし于电本体ほんたいてき构成材料ざいりょう全部ぜんぶ固体こたい以不必像其他燃料ねんりょう电池样制造成ぞうせい平面へいめん形状けいじょう,而是常常つねづねせい造成ぞうせい圆筒がた

SOFCてきとくてん如下:

  • よし于是ざい高温こうおん运作(800-1000℃),どおり过设おけ底面ていめん循环,獲得かくとくちょう过60%效率こうりつてきだかこう發電はつでん使用しよう壽命じゅみょうあずか超過ちょうか40000~80000しょう
  • よし于氧离子ざい电解质中うつり动,所以ゆえん也可以用CO、天然てんねんすす气化てき气体さく燃料ねんりょう[18]

SOFCけい统的化学かがくはん应可以表达如[19]

阳极はん:2H2 + 2O2− → 2H2O + 4e
阴极はん:O2 + 4e → 2O2−
整体せいたい电池はん:2H2 + O2 → 2H2O

熔融ようゆう碳酸しお燃料ねんりょう電池でんち(MCFC)[编辑]

熔融ようゆう碳酸盐燃料ねんりょう电池(英語えいごMolten Carbonate Fuel Cell,缩写:MCFC)要求ようきゅう650°C(1,200°F)高温こうおん,类似于SOFC。MCFC以熔融ようゆう金属きんぞく碳酸盐作电解质,并在高温こうおん,这种盐变为熔态允许电(负碳さん离子)てきざい电池ちゅううつり动。[20]

よう熔融ようゆう碳酸しお燃料ねんりょう電池でんち(MCFC)系統けいとうちゅうてき化學かがく反應はんのう表示ひょうじ如下:[21]

陽極ようきょく反應はんのう:CO32− + H2 → H2O + CO2 + 2e
陰極いんきょく反應はんのう:CO2 + ½O2 + 2e → CO32−
整體せいたい反應はんのう:H2 + ½O2 → H2O

如同固體こたい氧化ぶつ燃料ねんりょう電池でんち(SOFC),熔融ようゆう碳酸しお燃料ねんりょう電池でんち(MCFC)てき缺點けってん包括ほうかつ緩慢かんまんてきけいどう時間じかんいんため它們てき運行うんこう溫度おんどだか。這使熔融ようゆう碳酸しお燃料ねんりょう電池でんち(MCFC)系統けいとう不適合ふてきごう移動いどう應用おうよう,而這こう技術ぎじゅつはたさいゆう可能かのうよう於固定式ていしき燃料ねんりょう電池でんち熔融ようゆう碳酸しお燃料ねんりょう電池でんち技術ぎじゅつてき主要しゅよう挑戰ちょうせん電池でんちてき壽命じゅみょうたんこう溫和おんわ碳酸しお電解でんかいしつしるべ致在陽極ようきょく陰極いんきょくてき腐蝕ふしょく。這些いんもと加速かそくMCFCもとけんてき分解ぶんかいしたがえ而降てい耐久たいきゅうせい電池でんち壽命じゅみょう研究けんきゅう人員じんいんただしざい通過つうか探索たんさくたい腐蝕ふしょく材料ざいりょうけん,以及增加ぞうか電池でんち壽命じゅみょう而不くだてい性能せいのうてき燃料ねんりょう電池でんちてき設計せっけいらい解決かいけつ這個問題もんだい[18]

碱性燃料ねんりょう电池(AFC)[编辑]

碱性燃料ねんりょう电池(alkaline fuel cell, AFC)いち燃料ねんりょう电池,よしほう兰西斯·汤玛·つちかえ(Francis Thomas Bacon)しょ发明,以碳为电极,并使用しよう氢氧电解质操作そうさ温度おんど约为摄氏100~250最新さいしんてき碱性燃料ねんりょう电池操作そうさ温度おんど约为摄氏23~70)。NASAはやざい1960ねん时便开始はた它运ようざいこうてん飞机人造じんぞう卫星うえ包括ほうかつ著名ちょめいてき阿波あわ罗计划使用しよう这种燃料ねんりょう电池。AFCてき电能转换效率こうりつ所有しょゆう燃料ねんりょう电池ちゅう最高さいこうてき最高さいこう达70%。

4种主よう燃料ねんりょう電池でんちてき比較ひかく[编辑]

从21世紀せいきはついた現在げんざい,4种主よう燃料ねんりょう電池でんちてき研究けんきゅう开发进展较如[22]

4方式ほうしきてき
PEMFC
固体こたい高分子こうぶんし
PAFC
磷酸
MCFC
熔融ようゆう碳酸盐
SOFC
固体こたい氧化ぶつ

かい
电解质材りょう 交换まく 磷酸盐 碳酸锂,碳酸钠,碳酸 如稳てい氧化锆
うつり动离 H+ H+ CO32- O2-
使用しようしき まく ざいもと质中ひた ざいもと质中ひた渍、あるねば 薄膜うすまく薄板うすいた
はん
催化剂
阳极 H2→2H++2e- H2→2H++2e- H2+CO32-→H2O+CO2+2e- H2+O2-→H2O+2e-
阴极 O2+2H++2e-→H2O O2+2H++2e-→H2O O2+CO2+2e-→CO32- O2+2e-→O2-
运行温度おんど(℃) 80-100 190-200 600-700 700-1,000
燃料ねんりょう 氢、いち氧化碳 氢、いち氧化碳
发电效率こうりつ(%) 30-40 40-45 50-65 50-70
设想发电能力のうりょく かずW-すうじゅうkW 100-すうひゃくkW 250kW-かずMW かずkW-すうじゅうMW
设想用途ようと つくえ家庭かてい电源、汽车 发电 发电 家庭かてい电源、发电
开发じょう 家庭かていよう实用、汽车2015ねん预计实用 废水处理厂、医院いいん、应急电源 家庭かていよう实用大型おおがたじょうせいざい开发ちゅう


はいめいもたれまえてき燃料ねんりょう電池でんち類型るいけいてき效率こうりつ[编辑]

Chart of Different Fuel Cell Types
りょうさき種類しゅるい燃料ねんりょう電池でんちてき效率こうりつ

燃料ねんりょう电池わざ术中てき术语:

  • 阳极(Anode):發生はっせい氧化(電子でんしてき损失)てき電極でんきょくたい燃料ねんりょう电池其他げん电池,阳极负极端子たんし;而在电解(其中电解发生时),阳极是正ぜせい极端[23]
  • 水溶液すいようえき(Aqueous Solution):水溶液すいようえきゆび溶劑ようざいすいてき溶液ようえきよし於水自然しぜんかい蘊含豐富ほうふてき良好りょうこう溶劑ようざいいん此在化學かがくちゅう常用じょうよういた水溶液すいようえき。.[24]
  • 催化剂(Catalyst):一种化学物质,以提だかはん应速ただし消耗しょうもうざいはん应之きさき,它可能かのう以从はん混合こんごうぶつちゅう恢复,ざい化学かがくじょう保持ほじ变。催化剂可以降いこうていかつのうしょ需能りょうまこと许更かいあるざい较低てき温度おんど进行てきはん应。ざい燃料ねんりょう电池、催化剂促进氧剂和燃料ねんりょうてきはん应。通常つうじょうはた極細ごくぼそてき铂粉涂到碳纸あるぬのじょう。催化剂表めん糙、多孔たこういん此铂てき表面ひょうめんめん积可以最大さいだい接触せっしょくいた氢或氧。催化剂的铂镀ざい燃料ねんりょう电池ちゅうまくてき表面ひょうめん[23]
  • 阴极(Cathode):はつ生還せいかんばら電子でんしてき獲得かくとくてき電極でんきょくたい燃料ねんりょう電池でんち其它げん電池でんち陰極いんきょく是正ぜせい極端きょくたん;たい電解でんかい(其中發生はっせい電解でんかい),陰極いんきょくはし[23]
  • 电解质(Electrolyte):該物質ぶっしつしょうたい電離でんりしたがえ一個電極傳導到另一個電極,燃料ねんりょう電池でんち電池でんちある電解でんかいそうちゅう[23]
  • 燃料ねんりょう电池うずたか(Fuel Cell Stack):單獨たんどく燃料ねんりょう電池でんちくしれん,以增加ぞうか電壓でんあつ[23]

よく了解りょうかいさらしんいき,請參閱燃料ねんりょう電池でんち術語じゅつごひょうえいGlossary of fuel cell terms

應用おうよう[编辑]

目前もくぜん主流しゅりゅう發展はってんてき應用おうよう產品さんぴん依據いきょ燃料ねんりょう電池でんち發電はつでんりょうるい可分かぶんため定置ていちがた發電はつでん運輸うんゆ工具こうぐ攜式電源でんげん系統けいとうさん大類おおるい[25]

定置ていちがた發電はつでん[编辑]

電力でんりょく[编辑]

使用しよう燃料ねんりょう电池推进てき212がたせんてい于KielHowaldtswerke-Deutsche Werft公司こうし码头てきせん

固定こてい燃料ねんりょう電池でんちよう於商ぎょう工業こうぎょう住宅じゅうたく主要しゅよう備用電力でんりょく燃料ねんりょう電池でんちのう有效ゆうこう提供ていきょう郊區電力でんりょくため分散ぶんさんしき發電はつでん,如航てんとおはし氣象きしょう站、大型おおがた公園こうえんつう中心ちゅうしん農村のうそんしょ包括ほうかつ研究けんきゅう站和ぼう軍事ぐんじ應用おうよう非常ひじょう重要じゅうよう運行うんこう簡單かんたん且輕量的りょうてき氫-氧燃料ねんりょう電池でんち系統けいとうぼつゆう重大じゅうだいてきけん需要じゅよう移動いどうよし燃料ねんりょう電池でんちぼつゆう移動いどうけん,而且發電はつでんわたる燃燒ねんしょうざい理想りそうてき情況じょうきょう們可以實現じつげんおこりらい99.9999%てきもたれせい[26]相當そうとう於六年產電運行其當中有不多於一分鐘的停機時間。[27]いんため燃料ねんりょう電池でんちてき電解でんかいそう系統けいとう本身ほんみそんもうか燃料ねんりょう,而是依賴いらい于外そんもうか單元たんげん們可以成功せいこう應用おうようざい大型おおがたのうげんそんもうかなか設置せっち農村のうそん地區ちくいちれい[28]

ゆう許多きょた不同ふどう類型るいけいてき固定こていしき燃料ねんりょう電池でんち所以ゆえん效率こうりつ而異,ただし多數たすう40%いたり60%てきのうげん效率こうりつ[29]しか而,とう燃料ねんりょう電池でんち餘熱よねつよう於熱でんれんさん系統けいとうちゅうねつ建築けんちく這種效率こうりつ增加ぞうかいた85%。[29]這是あかりあらわ傳統でんとうてきすすでんしょうただゆうやく三分之一的能源效益效率更高。[30]假設かせつざい規模きぼ生產せいさん燃料ねんりょう電池でんち以節しょう20-40%てきのうげん成本なりもと當用とうよう於熱でんれんさん系統けいとう[31]燃料ねんりょう電池でんち也比傳統でんとう發電はつでんさらいぬいきよしいんため氫源ごとはた產出さんしゅつ1,000せんかわらしょう(kWh)のうりょう[32]同時どうじそう25磅的つねぶんまわし燃燒ねんしょう系統けいとうさんせいてき染物そめもの燃料ねんりょう電池でんちつねぶんまわしもえすすでんしょうさんせいてき氮氧化物ばけものはいはかしょう97%。

現時げんじくちらくたに沃爾瑪おもえむべいえすずめ日產にっさんかねひゃくさら國際こくさい企業きぎょうあんそうあるてんりょう燃料ねんりょう電池でんち,以抒なる們的のうげん需求[33][34]燃料ねんりょう電池でんちてき發電はつでん效率こうりつ及環せいざい國際こくさいじょういたみとめどう。另有一個試點方案在華盛頓州的斯圖爾特島[35]うえ操作そうさうら斯圖なんじとくとうのうげん倡議建立こんりゅうりょう一個完整的閉環系統:太陽たいようのう電池でんちばん電源でんげん電解でんかいそう使とく氫存もうかざい200磅 / 平方ひらかたえいすん(1,400 kPa)壓力あつりょくてき500せい侖(1,900 L)もうかそん搭中,なみ運行うんこうReliOn燃料ねんりょう電池でんちらい提供ていきょうはなれもう住宅じゅうたくてきぜん電動でんどう後備こうび。而在ひもやくしゅうとおるひろし斯特とくゆう另一個封閉的系統迴圈2011ねんそここう發展はってん[36]

ねつでんれんさん(CHP)[编辑]

ねつでんれんさん(CHP)燃料ねんりょう电池けい统,包括ほうかつほろかたねつでんれんさん(MicroCHP)けい统的使用しよう,为家庭かてい,办公ろうこう厂同时产せい电能热能(见いえよう燃料ねんりょう电池えいhome fuel cell)。けい统生成恒なりつねてい电力(售把ぼつゆう消耗しょうもうてきあまりてき电力かえしかいいた电网),并在同一どういつ时间从ちゅう产生热空气和热水。MicroCHP通常つうじょうしょう于5 KWe给いえよう燃料ねんりょう电池えいhome fuel cellある小型こがたくわだて业。[37]

燃料ねんりょう电池あまり热可以在夏季かき直接ちょくせつ注入ちゅうにゅう地下ちか提供ていきょういち冷却れいきゃくあまり热,而在冬季とうき直接ちょくせつ注入ちゅうにゅうけん筑物。あかりあま苏达大学だいがく拥有对这种类がたけい统的专利权[38][39]

ねつでんれんさんけい统可以达到85%てき效率こうりつ(40-60%电 +其余热)[18]。磷酸燃料ねんりょう电池(PAFC)构成りょうざい现有CHP中在なかざいぜんたまてき最大さいだい部分ぶぶんかず提供ていきょう接近せっきん90%てき联合效率こうりつ[40]熔融ようゆう碳酸盐(MCFC)かず固体こたい氧化ぶつ燃料ねんりょう电池(SOFC)也用于供热和发电てきれんさん,并有电气のうげん约60%てき效率こうりつ[41]ねつでんれんさん系統けいとうてき缺點けってん包括ほうかつ緩慢かんまんてきはす向上こうじょうこうしたそくりつ成本なりもとだか壽命じゅみょうたん[42][43]它們另外需要じゅようゆう一個貯熱水箱來平滑產熱的地方,这在家庭かていよう市場いちば是非ぜひつね不利ふりてき地位ちいいん为空あいだたい住宅じゅうたくぶつぎょういち很大てき溢價。[44]

運輸うんゆ工具こうぐ[编辑]

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おもね尔斯どおり公司こうしざい2016发布りょうおうしゅうだい一列氢燃料电池列车Coradia iLint[45]

燃料ねんりょう電池でんちしゃ(FCEVs)[编辑]

一部燃料电池车的部件配置
丰田汽车てきToyota FCVえいToyota FCHV PEMFC燃料ねんりょう电池汽车

ざい2013ねんぜんぼつ有可ゆかきょうしょう业销售的燃料ねんりょう电池车2009ねん以来いらいやめ发布ちょう过了20类型てき燃料ねんりょう电池汽车(FCEVs)てき原型げんけいしめせ范车。しめせ范车がた包括ほうかつ本田ほんだてきFCX ClarityえいFCHV-ADV,丰田てきFCHV-ADVえいFCHV-ADVうめ赛德斯-奔驰てきF-CELLえいF-CELL[46]ざい2011ねん6がつてきしめせ范FCEVsぎょう驶超过了4,800,000公里くり(3,000,000英里えりてき里程りていじゅうしんちゅう燃料ねんりょうちょう过27,000[47]しめせ燃料ねんりょう电池车已经能够“ざいじゅうしん燃料ねんりょう间的续驶里程りていちょう过400公里くり(250英里えり)”。它们以在しょう于5ふん钟的时间ない完成かんせいおもしん燃料ねんりょう[48]

2014ねんみなみかん現代げんだい汽車きしゃ開始かいしざい加州かしゅう以租ちん方式ほうしき提供ていきょう燃料ねんりょう電池でんちしゃ Hyundai ix35 FCEV,一般消費者購買則要到2015ねん10がつ豐田とよだMiraiしたがえ國上くにがみいた2016ねん6がつやめけいざい美國びくに英國えいこくむぎ、挪威、等地とうち販售[49]

儘管燃料ねんりょう電池でんちしゃ目前もくぜん已上いじょういち些专认为燃料ねんりょう电池汽车はたえい远不かいなり为与其他わざ术相经济竞争りょく[50][51]あるはた需要じゅよう几十年来让它们变得有利可图[52][53]ざい2011ねん7がつ通用つうよう汽车CEO总裁Daniel Akerson表示ひょうじつきかん燃料ねんりょう电池车的成本なりもとただしざい下降かこう:"氢燃料ねんりょう电池汽车仍然ふとし贵了,它可能かのう并不实际ちょくいた2020ねん以后,わが不知ふちどう"。[54]

ともえ[编辑]

Mercedes-Benz(Daimler AG)Citaro燃料ねんりょう电池ともえざい伦敦おくいさお維奇
丰田てき氢气燃料ねんりょう电池ともえ(TOYOTA FCHV Bus),ざい2005ねん世界せかい博覽はくらんかい
福田ふくだ燃料ねんりょう电池ともえBJ6123FCEVCH-1),ざい北京ぺきん

在世ざいせいかい上今かみいまてんゆうちょう过100燃料ねんりょう电池ともえ运行。だい部分ぶぶん燃料ねんりょう电池ともえゆかりUTC PowerえいUTC Power, 丰田Toyota), BallardえいBallardHydrogenicsえいHydrogenicsProton MotorえいProton Motorとう公司こうしせい产。UTCともえやめ经积るいりょうちょう过600,000英里えり(970,000公里くりてきぎょう驶距离。[55]燃料ねんりょう电池ともえしば天然てんねん气巴てき燃料ねんりょう经济せいようだか39–141%。[56]

燃料ねんりょう电池ともえやめ经部しょ在世ざいせいかい各地かくち拿大Whistler;美国びくにきゅう金山かなやま;とくこく汉堡;中国ちゅうごく上海しゃんはい北京ぺきん;英国えいこく伦敦;ともえ西にし圣保罗;かず其他地方ちほう[57]燃料ねんりょう电池ともえ俱乐えいFuel Cell Bus Club一个全球性的合作努力,ざい试验てき燃料ねんりょう电池公共こうきょう汽车。ゆうかげ响的项目包括ほうかつ

  • 12燃料ねんりょう电池ともえ部署ぶしょ加州かしゅうてきOaklandきゅう金山かなやまわん[57]
  • ざい2007ねんいちがつDaimler AG,36Ballard Power Systemsてき燃料ねんりょう电池ともえ实验ともえやめ成功せいこう完成かんせいりょういち个在11个城てきさんねんてき试运ぎょう[58][59]
  • ざい加州かしゅうてきThorともえ车队使用しようりょうUTC PowerえいUTC Power燃料ねんりょう电池,ゆかりSunLine Transit Agency交通こうつう公司こうし运行.[60]
  • 迎接げいせつ2022ねん北京ぺきんふゆおくかい北京ぺきんこう交集团于2021ねん大量たいりょう购入りょう燃料ねんりょう电池ともえ,这些ともえおこりはつ用作ようさくふゆおくかいてき保障ほしょうよう车,きさき主要しゅよう运营于郊线路。

またしゃうずたかだか[编辑]

燃料ねんりょう电池为动りょくてきまた车是燃料ねんりょう电池ざいこう业应ようない最大さいだいてき门之いち[61]よう于材りょう搬运てきだい多数たすう燃料ねんりょう电池质子交换まく燃料ねんりょう电池提供ていきょう动力,ただし也有やゆう一些直接甲醇燃料叉车进入市场。目前もくぜんただしざい运营てき燃料ねんりょう电池车队ゆう大量たいりょうてき公司こうし包括ほうかつ西にし斯科食品しょくひん,联邦かい递货运,GENCO(Wegmansてきくち乐,きむ佰利,かずWhole Foods),H-E-B杂货てんてき[62] <a href="https://www.b2bcert.com/gmp-certification-in-burundi/">([//web.archive.org/web/20231228062156/https://www.b2bcert.com/gmp-certification-in-burundi/ 页面そん档备份そん互联网档あん) GMP Certification in Burundi]</a>

たくしゃ單車たんしゃるい[编辑]

Element OneえいElement One燃料ねんりょう电池赛车
氢自ぎょうえいPHB (bicycle)ざい中国ちゅうごく上海しゃんはい

ざい2005ねん英国えいこくてき智能ちのうのうみなもと公司こうじIntelligent Energy页面そん档备份そん互联网档あん))なま产的だい一个氢气运行たくENVえいENV中性ちゅうせいはい车)。たく车有あし够运ぎょう4しょう时的燃料ねんりょう,并且以80公里くりごとしょう(50えいさとごとしょうてき速度そくどざい市区しくぎょう驶了100英里えり(160 km)。[63]ざい2004ねん本田ほんだ利用りよう本田ほんだ燃料ねんりょう电池うずたか开发りょういち燃料ねんりょう电池たく[64][65]还有其他几个单车れい[66]かずくだり车例[67]使用しようりょう氢气燃料ねんりょう电池引擎。

ざい2007ねん中国ちゅうごく上海しゃんはい,Pearl hydrogen power source technology Co., ltd公司こうし展示てんじりょう氢自ぎょう车,ざいだい9とどけ中国ちゅうごくこく燃油ねんゆわざ术装备和应用展示てんじかい

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よし燃料ねんりょう电池驱动てきFuel Cell Demonstratorなみおん飞机

ざい2008ねん2がつなみおと公司こうじてき研究けんきゅうじん员和ざいおうしゅう产业合作がっさく伙伴进行てき飞行试验,试飞りょうゆかり燃料ねんりょう电池かず轻型电池きょう电的载人飞机。这架しょ燃料ねんりょう电池えんじしめせしゃ(Fuel Cell Demonstrator)飞机,使用しようりょう质子交换まく(PEM)てき燃料ねんりょう电池/锂离电池てき混合こんごう动力けい统的电动马达,电动马达耦合いたつね规的にし旋桨[68]。2003ねん世界せかいじょうだい一个完全由燃料电池供电的螺旋桨驱动的飞机飞行。它的燃料ねんりょう电池いち独特どくとくてきFlatStackTMてきうずたか栈的设计,这允许所じゅつ燃料ねんりょう电池集成しゅうせいざいそら气动力学りきがく表面ひょうめんした[69]

现在やめ经有りょう几个燃料ねんりょう电池为动りょくてき无人飞行(UAV)。ざい2007ねんいち个Horizen燃料ねんりょう电池てき小型こがた无人つくえ,创下无人つくえ飞行距离てき记录[70]。军事じょうとく别感兴趣这种应用,原因げんいん它是てい噪音,てい热,以飞到だか海拔かいばつ。2009ねん美国びくにかい研究けんきゅう实验しつ(NRL)てき离子とら(Ion Tiger)利用りよう氢为动力てき燃料ねんりょう电池,飞行りょう23しょう时17ふん[71]なみおん公司こうしただしざい完成かんせい试验てきかそけ灵之(Phantom Eye),具有ぐゆう高空こうくう长航时(HALE),可用かよう于飞ぎょうざい 20,000まい(65,000えいじゃく) 并有达4てんてき时间进行研究けんきゅう监测[72]燃料ねんりょう电池也被ようらい提供ていきょう飞机てき辅助动力,以取だい化石かせき燃料ねんりょう发电つくえ以前いぜんよう于启动发动机飞机じょう电器てき电力需求。燃料ねんりょう电池以帮じょ飞机减少氧化碳CO
2
かず其他污染物的ぶってきはい噪音。

ふねただ[编辑]

世界せかいだい一艘经公证的燃料电池船HYDRAえいHYDRAざいとくこく莱比锡

世界せかいじょうだい一个燃料电池船HYDRA使用しようりょう碱性燃料ねんりょう电池(AFC)けい统,よう6.5-kwてき输出。冰岛一直致力于到2015ねんはた其庞だいてき鱼船队使用しようてき燃料ねんりょう电池提供ていきょう辅助动力,并最终提供ていきょう船上せんじょうてき主要しゅよう动力。おもね姆斯とく最近さいきん推出りょう其第一个燃料电池为动力的船,提供ていきょう市内しないしゅう围观赏著めいてき和美かずみ丽的运河てきゆうきゃく
2014ねん台灣たいわん在日ざいにちがつ潭下すいはかためし燃料ねんりょう電池でんち客船きゃくせん希望きぼうほしごう」,客船きゃくせん使用しようすずりょく科技かぎてき燃料ねんりょう電池でんちあずか鋰電混合こんごう動力どうりょく系統けいとう採用さいようしつ交換こうかんまく(PEM)燃料ねんりょう電池でんち技術ぎじゅつ具備ぐび快速かいそくけいどう低溫ていおん工作こうさく(僅約80°C)、長壽ちょうじゅいのち以及適合てきごうつぎ連續れんぞくけいとま操作そうさとうゆうてん[73]

せんてい[编辑]

赖空气推进AIPせんてい使用しよう燃料ねんりょう電池でんちため動力どうりょく

とくこく大利おおとし海軍かいぐんてき212がたせんていしょ使用しようてき燃料ねんりょう電池でんち連續れんぞくせんいくほし而不需要じゅよう浮出水面すいめん

U212A一个非核动力的潜艇,よしとくこくうみ造船ぞうせん厂Howaldtswerkeせん厂开发的[74]。该系统由9个质子交换まく燃料ねんりょう电池まい个可以提供ていきょう30-kW50-kW间。せんていてきせいおん给它さがせ测其せんていてきいち个优势。[75]

攜式電源でんげん系統けいとう[编辑]

使用しよう燃料ねんりょう電池でんち便びん攜電げん系統けいとう以在生活せいかつ領域りょういきちゅう使用しようそく電子でんし產品さんぴん露營ろえいしゃ小木おぎ海上かいじょう),ざい工業こうぎょう領域りょういきちゅうそくためへんとお地區ちく提供ていきょう電力でんりょく包括ほうかつ/油井ゆせいじょう通信つうしんとう安全あんぜん氣象きしょう站等)使用しようかずざい軍事ぐんじ領域りょういきちゅう使用しよう

相關そうかん應用おうよう[编辑]

氫站[编辑]

氫站

ざい2010ねんざい國有こくゆう超過ちょうか85氫站[79]

截至2012ねん6がつ加州かしゅうゆう23氫站運行うんこう[79][80]

ざい冰島だいいち公共こうきょう氫站ざいかみなりかつまさかつ開放かいほう於2003ねん。這個氫站服務ふくむ戴姆勒 - かつ萊斯勒公司こうし建造けんぞうてきさんともえ服務ふくむ於雷かつまさかつ公共こうきょう交通こうつうもう

目前もくぜんとくこくざい全國ぜんこく範圍はんい內有14氫站并計劃到2015ねん擴大かくだいいた50[81]通過つうか公私こうし合作がっさくおびただしとも關係かんけい現在げんざいてきGMBH公司こうし[82]日本にっぽん也有やゆう氫能高速こうそくおおやけえいHydrogen highway作為さくい日本にっぽん燃料ねんりょう電池でんち項目こうもくてきいち部分ぶぶんじゅう二個氫燃料站已在11個いっこ日本にっぽん城市じょうしたてしげるなみ且到2015ねんはたゆうがく外的がいてき氫站可能かのう運行うんこう[83]拿大,みず典和のりかず挪威也有やゆう氫高そくおおやけせいざい實施じっし[84]

市場いちば經濟けいざい[编辑]

2012ねん燃料ねんりょう電池でんちざいぜん世界せかい超過ちょうか10おくもとなみ且亞ふとし國家こっか運送うんそう超過ちょうか3/4てき燃料ねんりょう電池でんち系統けいとういた世界せかい各地かくち[85]しか而,截至2013ねん10がつかえぼっゆうざい此行ぎょうちゅうてき上市かみいち公司こうじのう實現じつげんみつる[86]ざい2010ねん燃料ねんりょう电池うずたかてきぜんたま货量ゆう140000單位たんいそう較在2007ねん僅有11000單位たんいてき貨量,なみ且2011ねんいたり2012ねんてきぜんたま燃料ねんりょう電池でんちてき貨量ゆう85%てき年增としまちょう速度そくど[87]

ざい2010ねん燃料ねんりょう电池てき货量だい约50%てき固定こていしき燃料ねんりょう电池,ざい2009ねんてき货量约为さんふんいち,并且燃料ねんりょう电池产业てき四个主要生产国仍然是美国びくにとくこく日本にっぽん韩国[88]のうげんてきかたたいのうりょう轉換てんかん聯盟れんめい發現はつげん,截至2011ねん1がつ固定こていしき燃料ねんりょう電池でんちさんせいてき電力でんりょくそうやくまいせんかわら724もと775もと[89]2011ねんぬの姆能げん(Bloom Energy),一個主要的燃料電池供應商表示,其燃料ねんりょう電池でんち發電はつでんごとせんかわら9-11ぶん,其中包括ほうかつ燃料ねんりょう,維護かたけんてき價格かかく[90][91]

参看さんかん[编辑]

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ゆうせき書籍しょせき[编辑]

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  • Gregor Hoogers (2003). Fuel Cell Technology – Hand Book. CRC Press.
  • James Larminie and Andrew Dicks (2003). Fuel Cell Systems Explained, 2nd Edition. John Wiley and Sons.
  • High Temperature Solid Oxide Fuel Cells-Fundamentals, Design and Applications. Elsevier. 2003.
  • Frano Barbir (2005). PEM Fuel Cells-Theory and Practice. Elsevier Academic Press.
  • EG&G Technical Services, Inc.(2004). Fuel Cell Technology-Hand book, 7th Edition. U.S. Department of Energy.
  • Matthew M. Mench (2008). Fuel Cell Engines. John Wiley & Sons, Inc..

外部がいぶ链接[编辑]