燃料 电池
1839
另一
歷史 [编辑]
1955
類型 和 設計 [编辑]
電解 質 材料 。電解 質 材料 通常 決定 了 燃料 電池 的 類型 。使用 的 燃料 。最 常見 的 燃料 是 氫氣 。陽極 催化劑 ,用 來 將 燃料 分解 成 電子 和 離 子 。陽極 催化劑 通常 由 極細 的 鉑粉 製 成 。陰極 催化劑 ,用 來 將 離 子 轉換 成 像 水 或 二氧化碳的廢棄化學物質。陰極 催化劑 通常 由 鎳製 成 ,但 也有 納米 材料 催化劑 。
質 子 交換 膜 燃料 電池 (PEMFC)[编辑]
質 子 交換 膜 燃料 電池 的 議題 [编辑]
- 价格。
美国 能 源 部 的 报告说,在 2011年 ,80-kW的 车用燃料 电池系 统的成本 在 量 产(预计到每年 50万 台 )中 的 价格是 每 千 瓦 49美 元 。[15]目 标价格 是 每 千 瓦 35美 元 。约20年 期 间相比 的 斜 坡那样成本 降 低 是 必要 的 ,以使质子交换膜 燃料 电池可 与 目前 市 场上的 技 术竞争 ,包括 汽油内燃 机 。[16] 水 和 空 气的管理 [17](在 PEMFC电池)。在 这种类型的 燃料 电池,膜 必须是 水 化 的 ,需要 以它产生的 水 的 完全 相 同 的 速 率 来 蒸 发掉水 。温度 的 管理 。某 些种类的电池要求 的 持 续性,服 务寿命 或 者 特殊 要求 。一 些(非 -PEDOT)阴极只 有 有限 的 一 氧化碳容 忍 能力 。
高溫 燃料 電池 [编辑]
固體 氧化物 燃料 電池 (SOFC)[编辑]
SOFC
由 于是在 高温 下 运作(800-1000℃),通 过设置 底面 循环,可 以獲得 超 过60%效率 的 高 效 發電 ,使用 壽命 預 期 可 以超過 40000~80000小 時 。由 于氧离子是 在 电解质中移 动,所以 也可以用CO、天然 氣 、煤 气化的 气体作 为燃料 。[18]
SOFC
- 阳极
反 应:2H2 + 2O2− → 2H2O + 4e− - 阴极
反 应:O2 + 4e– → 2O2− 整体 电池反 应:2H2 + O2 → 2H2O
熔融 碳酸鹽 燃料 電池 (MCFC)[编辑]
陽極 反應 :CO32− + H2 → H2O + CO2 + 2e−陰極 反應 :CO2 + ½O2 + 2e− → CO32−整體 反應 :H2 + ½O2 → H2O
如同
碱性燃料 电池(AFC)[编辑]
碱性
4种主要 燃料 電池 的 比較 [编辑]
从21
4 方式 的 比 较PEMFC 固体 高分子 PAFC
磷酸MCFC 熔融 碳酸盐SOFC 固体 氧化物 电 解
质电解质材 料 交换 膜 磷酸盐 碳酸锂,碳酸钠,碳酸 比 如稳定 氧化锆移 动离子 H+ H+ CO32- O2- 使用 模 式 膜 在 基 质中浸 渍在 基 质中浸 渍、或 粘 贴薄膜 、薄板 反
应催化剂 铂 铂 無 無 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 (℃)80-100 190-200 600-700 700-1,000 燃料 氢 氢 氢、 一 氧化碳氢、 一 氧化碳发电 效率 (%)30-40 40-45 50-65 50-70 设想发电 能力 数 W-数 十 kW100- 数 百 kW250kW- 数 MW数 kW-数 十 MW设想 用途 手 机 、家庭 电源、汽车发电 发电 家庭 电源、发电开发 状 况家庭 用 实用化 、汽车2015年 预计实用化 废水处理厂、 医院 、应急电源家庭 用 实用化 、大型 定 制 在 开发中
排 名 靠 前 的 燃料 電池 類型 的 效率 [编辑]
- 阳极(Anode):
發生 氧化(電子 的 损失)的 電極 。對 於燃料 电池和 其他原 电池,阳极是 负极端子 ;而在电解池 (其中电解发生时),阳极是正 极端子 。[23] 水溶液 (Aqueous Solution):水溶液 指 溶劑 是 水 的 溶液 。由 於水是 自然 界 蘊含豐富 的 良好 溶劑 ,因 此在化學 中 常用 到 水溶液 。.[24]- 催化剂(Catalyst):一种化学物质,
可 以提高 反 应速度 但 不 被 消耗 ;在 反 应之后 ,它可能 可 以从反 应混合 物 中 恢复,在 化学 上 保持 不 变。催化剂可以降 低 活 化 能 所 需能量 ,允 许更快 地 或 在 较低的 温度 进行的 反 应。在 燃料 电池、催化剂促进氧化 剂和燃料 的 反 应。通常 是 將 極細 的 铂粉涂到碳纸或 布 上 。催化剂表面 粗 糙、多孔 ,因 此铂的 表面 面 积可以最大 化 接触 到 氢或氧。催化剂的铂镀在 燃料 电池中 膜 的 表面 。[23] - 阴极:(Cathode):
發 生還 原 (電子 的 獲得 )的 電極 。對 於燃料 電池 和 其它原 電池 ,陰極 是正 極端 子 ;對 於電解 池 (其中發生 電解 ),陰極 是 負 端 。[23] - 电解质(Electrolyte):該
物質 將 帶 電離 子 從 一個電極傳導到另一個電極,位 於燃料 電池 、電池 或 電解 槽 中 。[23] 燃料 电池堆 (Fuel Cell Stack):單獨 燃料 電池 串 聯 ,以增加 電壓 。[23]
應用 [编辑]
定置 型 發電 機 [编辑]
電力 [编辑]
熱 電 聯 產 (CHP)[编辑]
運輸 工具 [编辑]
火 车[编辑]
燃料 電池 車 (FCEVs)[编辑]
2014
儘管
巴 士 [编辑]
- 12
燃料 电池巴 士 部署 加州 的 Oakland和 旧 金山 湾 区 。[57] 在 2007年 一 月 ,Daimler AG,36部 Ballard Power Systems的 燃料 电池巴 士 实验巴 士 已 经成功 完成 了 一 个在11个城市 的 三 年 的 试运行 。[58][59]在 加州 的 Thor巴 士 车队使用 了 UTC Power燃料 电池,由 SunLine Transit Agency交通 公司 运行.[60]- 为
迎接 2022年 北京 冬 奥 会 ,北京 公 交集团于2021年 大量 购入了 氢燃料 电池巴 士 ,这些巴 士 起 初 用作 冬 奥 会 的 保障 用 车,后 主要 运营于郊区 线路。
叉 車 (堆 高 機 )[编辑]
摩 托 車 和 單車 類 [编辑]
飛 機 [编辑]
现在
2
船 只 [编辑]
2014
潛 艇 [编辑]
U212A
可 攜式電源 系統 [编辑]
相關 應用 [编辑]
- 笔记
本 电脑,在 没 有 交流 电的 地方 的 充 电应用 。 小 电器的 便 携式充 电器(例 如,提供 充 电给移 动电话或 者 個人 數 位 助 理 (PDA)。智能 手 机 ,便 携式电脑和平 板 电脑。小型 取 暖 电器[76]食物 保存 [77]呼吸 分 析仪[78]- 一氧化碳探測器,
電化 學 傳 感 器 。
加 氫站[编辑]
截至2012
市場 和 經濟 [编辑]
2012
参看 [编辑]
参考 文献 [编辑]
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有 關 書籍 [编辑]
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- Thermodynamics of electrolysis of water and hydrogen fuel cells (页面
存 档备份,存 于互联网档案 馆) - 2002-Portable Power Applications of Fuel Cells
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存 档备份,存 于互联网档案 馆) - Fuel Cell Technology – One for the Future (页面
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