燃料电池发展现状

燃料电池发展现状（上） 汽车电子 提供消息 1、 燃料电池的原理及特点 1.1 燃料电池的组成及分类 燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反映过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，大部分类型的燃料电池的效率高达 50%一 60%，通过对余热的二次利用，总效率可高达 80%-85%。作为动力源，其实际能源利用效率是普通内燃机的 2-3 倍。 氢氧燃料电池装置从本质上说是水电解的一个“逆”装置。氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。燃料电池的基本结构主要由阳极、阴极、电解质和外电路组成。其阳极为氢电极，阴极为氧电极，两电极间是电解质。通常阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，以加速电极上发生的电化学反应。 根据所使用的电解质类型、燃料来源等的不同，燃料电池可分为以下 5 种类型(见附表):碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)。 1.2 质子交换膜燃料电池工作原理 质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型燃料电池，其电解质是一种固体有机膜，在增湿情况下，膜可传导质子。它一般采用铂做催化剂，工作环境温度一般为60 一80℃，属低温燃料电池。 质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极、密封圈和带有导气通道的流场板组成。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部分，中间是一层很薄的膜—质子交换膜(PEM)，这种膜不传导电子，是氢离子的优良导体，它既作为电解质提供氢离子的通道，又作为隔膜隔离两极反应气体。膜的两边是气体电极，由碳纸和催化剂组成，阳极为氢电极，阴极为氧电极。流场板通常由石墨制成。质子交换膜燃料电池以氢为燃料，空气或纯氧为氧化剂。多个电池单体根据需要串联或并联，组成不同功率的电池组(电堆)。 质子交换膜燃料电池的工作原理如附图所示: (l)氢气通过双极板上的导气通道到达电池的阳极，通过电极上的扩散层到达质子交换膜。 (2)氢气在阳极催化剂的作用下解离为 2 个氢离子，即质子，并释放出 2 个电子。 (3)在电池的另一端，氧气或空气通过双极板上的导气通道到达电池的阴极，通过电极上的扩散层到达质子交换膜。同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极。 (4)在阴极催化剂的作用下，氧与氢离子和电子发生反应生成水。 src="http://w w w .cnfuelcell.com/img/200638101526.gif"> 与...