质子交换膜燃料电池的应用与发展VIP免费

1质子交换膜燃料电池的应用与发展林圣享学号：405932016118动力工程及工程热物理2016级研究生(南昌大学机电工程学院，南昌330031)摘要：燃料电池是一种将化学能通过化学反应直接转化成电能的装置。质子交换膜燃料电池作为新一代发电技术，以其特有的高效率和环保性引起了全世界的关注，极具开发和利用价值。随着质子交换膜燃料电池技术的不断提高和成本的逐步降低，其在市场上将逐步获得应用。该文分析了质子交换膜燃料电池的结构和工作原理，对比了各种燃料电池基本属性，阐述了燃料电池当前发展的状态,探究了其较高的利用效率又不污染环境的能源利用方式对当前能源紧缺和环境污染严重的形势下，进一步明确了质子交换膜燃料电池发展的广阔前景，其作为能源利用的一次变革，必将在宇航、交通以及国防军事等领域发挥的巨大推动作用。关键词：质子交换膜；燃料电池；利用效率ApplicationandDevelopmentofProtonExchangeMembraneFuelCellAbstract：Afuelcellisadevicethatconvertschemicalenergydirectlyintoelectricalenergybychemicalreactions.Protonexchangemembranefuelcellasanewgenerationofpowergenerationtechnology,withitsuniquehighefficiencyandenvironmentalprotectionhasarousedtheconcernoftheworld,greatdevelopmentandusevalue.Withtheprotonexchangemembranefuelcelltechnologycontinuestoimproveandgraduallyreducethecostofitsmarketwillgraduallygainapplication.Thispaperanalyzesthestructureandworkingprincipleofprotonexchangemembranefuelcell,comparesthebasicpropertiesofvariousfuelcells,expoundsthecurrentdevelopmentoffuelcell,exploresitshighefficiencyanddoesnotpollutetheenvironment.Thecurrentenergyshortageandseriousenvironmentalpollutionsituation,tofurtherclarifytheprotonexchangemembranefuelcelldevelopmentprospects,asachangeinenergyuse,willbeintheaerospace,transportationanddefenseandotherfieldsplayahugeroleinpromoting.Keywords：protonexchangemembrane；fuelcell；utilizationefficiency引言燃料电池(FuelCell)是一种高效、环境友好的新能源发电装置，能将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能。在工作原理和方式上，燃料电池与普通电池存在差别：燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是电催化和集流的转换元件，也是电化学反应的场所。燃料电池是开放体系，活性物质储存在电池之外，只要不断地供给燃料和氧化剂就能连续发电，因而容量很大。同时，燃料电池还是一个复杂的系统，一般由燃料和氧化剂供应系统、水热管理系统以及控制系统等多个子系统组成。而普通电池是简单的封闭体系，放电容量有限，活性物质一旦消耗光，电池寿命即告终止，或者必须充电后才能再次使用［1］。燃料电池是一种将氢燃料和氧化剂之间的化学能通过电极反应直接转化成电能的装置［2］。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能"储电"而是一个"发电厂"，被誉为是一种继水力、火力、核电之后的第四代发电技术，也正在美、日等发达国家崛起，以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。燃料电池具有高能量转换效率、低温快速启动、低热辐射和低排放、运行噪声低和适应不同功率要求，具有非常好的前景⑶。文中针对燃料电池的基本原理，对质子交换膜燃料电池(Protonexchangemembranefuelcell)所面临的困难及解决办法进行介绍，并对其发展进行展望。21燃料电池技术简介1.1燃料电池的种类燃料电池种类较多，依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。它们的结构成分及属性如表1［2］。表1PEMFC种类的比较电池娄型碱性AFC虜子龙换PEMFC璘战型PAFC熔融碳酸盐WCFC囿体轨化物SOFC工作温度LOtfte<100^2G&tGSOOflClOOO^C屯斛质KCH3NaOHH3P04Li:C03-KCQj阳极Ni(^-Cr*Al)徐属【含Or・AU阴极r/PTFE，:疑，聚四紋乙烯｝C(-g-Pr)MO金属氧代物如LaMnO4导屯离子(AYH-CO广o2-燃料氢'甲醇、天能代氨、...