【正文】 19 20xx年度中國電源產(chǎn)業(yè)進(jìn) 入 了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期 ,電源產(chǎn)品朝著高頻化 高能量密度高功率高可靠性高智能化和清潔生產(chǎn)等方向發(fā)展特別是十二五期間要加大力度發(fā)展新興產(chǎn)業(yè) ,其中新能源汽車穩(wěn)占一個(gè)席位 ,這將預(yù)示著鉛蓄電池作為新能源產(chǎn)業(yè)中的主力軍有著無可厚非的發(fā)展前景但是 ,在十二五期間 ,中國的鉛蓄電池行業(yè)必須攻 克制約行業(yè)發(fā)展的幾大難題 ,走轉(zhuǎn)型升級之路 ,未來才有發(fā)展的空間 。尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)具有高功率、低溫運(yùn)行、快速啟動(dòng)、無噪聲等特點(diǎn) ,使其在電動(dòng)汽車、航天、軍事等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。該所利用多年 AFC 研究的技術(shù)積累 ,在研究了 Pt/C 電催化劑與電極制備工藝 ,膜電極三合一組件制備和其間水分布與傳遞 ,在電池組內(nèi)增濕、密封與組裝工藝基礎(chǔ)上 ,于 1998年組裝了kW 級 PEMFC 電池組。加拿大的 Ballard 公司為加拿大國防部建造的 45kW 質(zhì)子交換膜 燃料電池潛水艇已于 1996年底完成 ,并計(jì)劃在 20xx年建成一艘 212級 300kW 質(zhì)子交換膜燃料電池潛水艇 ,能提供 8節(jié)的巡航速度。電池組內(nèi)平衡與熱平衡 :對于高電流密度 PEMFC 電池組 ,是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵 。發(fā)電時(shí)無噪聲 ,而且紅外信號(hào)很弱 ,在軍事領(lǐng)域有著極其重要的用途?？墒覝叵驴焖倨饎?dòng)投入運(yùn)行 。直至 80年代 ,加拿大 Ballard公司注意到 PEMFC可在室溫下快速啟動(dòng) ,作為移動(dòng)動(dòng)力電源的潛力 ,又開始進(jìn)行 PEMFC 的研究。但在歷史上 ,PEMFC 實(shí)際上是最先得到應(yīng)用的燃料電池。 1991年東京電力公司在五井火力 發(fā)電廠內(nèi)建成了當(dāng)時(shí)世界上功率最大的 12MWPAFC 發(fā)電站。 (7)降低造價(jià)與技術(shù)的改進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模生產(chǎn)分不開。例如美國 ONSI 公司的 200kWPC225發(fā)電裝置投運(yùn)時(shí)間已超過 37000h,可用率超過 95%,接近商業(yè)化目標(biāo)要求的40000h。磷酸燃料電池的特點(diǎn)如下 : (1)發(fā)電效率在 35%43%之間 ,大容量電站效率較高些。中科院上海硅酸鹽研究所 1971年就開始 進(jìn)行了 SOFC 電極材料和電解質(zhì)材料的研究。SOFC 可以與燃?xì)廨啓C(jī)相結(jié)合 ,即用燃料電池的動(dòng)力代替燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒段 ,總效率可望達(dá)到 60%70%。長春應(yīng)用化學(xué)研究所于 90年代初開始研究 MCFC,在 LiAlO2微粉的制備方法和利用金屬間 化合物作 MCFC 的陽極材料等方面取得了很大的進(jìn)展。另外 ,燃料轉(zhuǎn)換效率高 ,余熱利用效率也較 高。 80年代初 ,研制了潛艇用 20kW 的大功率堿性石棉模型燃料電池樣機(jī)。中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所 1958年就開始研究培根型燃料電池。 1各種燃料電池發(fā)展?fàn)顩r （ 1） 堿性燃料電池 (AFC) 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 20世紀(jì) 50年代起美國就開始對堿性燃料電池進(jìn)行研究 ,并在 60年代中期成功地用于 Apollo 登月飛行。對燃料電池的應(yīng)用前景進(jìn)行探討 ,并對我國的燃料電池研究提出了一些建議。四是動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)將加快發(fā)展，目前看來，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池優(yōu)勢最為明顯，未來幾年將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長 屬問題。目前已形成了一個(gè)龐大的企業(yè)和研 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 究群，如日本豐田和三菱、美國 GM 和 FORD、德國 BENZ 等汽車制造企業(yè)，再如加拿大巴拉德燃料電池公司、美國 BLACKPOWER、 UNITEDFUELCELL 等燃料電池公司、德國氫能與太陽能研究所等。 燃料在陽 極氧化，氧化劑在陰極還原，電子從陽極通過負(fù)載流向陰極構(gòu)成電回路，產(chǎn)生電能而驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。 世界太陽能電池生產(chǎn)主要集中在中國、日本、德國和美國四個(gè)國家，中國成為增長最快的地區(qū)。太陽能電池：它是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。鋰離子電池：整個(gè)鋰離子電池產(chǎn) 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 業(yè)發(fā)展很快，自 1991年商業(yè)化以來，不斷蠶食鎳鎘電池和鎳氫電池的市場。鎳氫電池和鎳鎘電池外形上相似，而且鎳氫電池的正極與鎳鎘電池也基本相同，都是以氫氧化鎳為正極，主要區(qū)別在于鎳鎘電池負(fù)極板采用的是鎘活性物質(zhì)，而鎳氫電池是以高能貯氫合金為負(fù)極，因此鎳氫電池具有更大的能量。但由于國內(nèi)環(huán)保也在日益重視，轉(zhuǎn)移到國外，我國已經(jīng)成為世界鎳鎘電池的主要生產(chǎn)基地。 由于鎘的毒性和鎘鎳電池的記憶效應(yīng)，余電放凈后再進(jìn)行充 電才能保持電池的充電量。鎳鎘電池的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)實(shí)、價(jià)格便宜。目前在各類電池中占 30%左右的比例，在二次電池中更是占到了 70%以上的市場份額。目前，世界電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了各種電池共存的局面，各類電池的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r各不相同。 蓄電池對人類身體的影響 電池中含有大量的重金屬 :汞 ,錳 ,鋅 ,鎘 ,鎳 ,鉛等 .廢電池扔土壤里 ,其中的成分就會(huì)滲透到土壤和地 下水 ,人們一旦食用受污染的土地生產(chǎn)的農(nóng)作物或是喝了受污染了的水 ,這些有毒的重金屬就會(huì)進(jìn)入人的體內(nèi) ,慢慢的沉 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 積下來 ,對人類健康造成極大的威脅 !高血鉛影響腎 ,肝 ,神經(jīng)系統(tǒng)和造血器官 ,干擾腎功能和生殖功能 ,不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p傷大腦 .會(huì)使兒童出現(xiàn)行為問題 ,低智商和精力難以集中 .汞中毒有神經(jīng)衰弱綜合癥 ,植物神經(jīng)功能紊亂 ,以及急躁 ,易怒 ,好哭等癥狀 ,重度中毒時(shí)發(fā)生明顯的性格改變 ,情感障礙 ,智力減退 .鎳通常從飲食中攝入 ,被認(rèn)為可誘發(fā)肺癌和鼻竇癌 .鎳中毒主要引起呼吸系統(tǒng)損害 ,嚴(yán)重者神志模糊或昏迷 ,并發(fā)心肌損害 。 常用的蓄電池有鉛酸蓄電池 ,鎘鎳蓄電池 ,鐵鎳蓄電池 ,金屬氧化物蓄電池 ,鋅銀蓄電池 ,鋅鎳蓄電池 ,氫鎳蓄電池 ,鋰離子蓄電池等 民用干電池是目前使用量最大、也是最分散的電池產(chǎn)品，國內(nèi)年消費(fèi) 80 億只。電池全部放完電后，極板上的結(jié)晶體很小。 18℃ 時(shí)氫氧化鉀溶液和氫氧化鈉溶液的電阻系數(shù)最小。此外，碳酸根離子還能與負(fù)極板作用，生成碳酸鎘附著在負(fù)極板表面上，從而引起導(dǎo)電不良，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量下降。這是因?yàn)殡S著電解液溫度升高，極板活性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)也逐步改善。通常，在高溫 環(huán)境下，為了提高電池容量，常在電解液中添加少量氫氧化鋰，組成混合溶液。t(Ah) 鎳鎘蓄電池容量與下列因素有關(guān)： ① 活性物質(zhì)的數(shù)量； ② 放電率； ③ 電解液。 當(dāng)鎳鎘蓄電池以標(biāo)準(zhǔn)放電電流放電時(shí)，平均工作電壓為 。 氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng)，只起導(dǎo)電作 用。 充電時(shí)，將蓄電池的正、負(fù)極分別與充電機(jī)的正極和負(fù)極相連，電池內(nèi)部發(fā)生與放電時(shí)完全相反的電化學(xué)反應(yīng)，即負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)。 （ 1）負(fù)極反應(yīng) 負(fù)極上的鎘失去兩個(gè)電子后變成二價(jià)鎘離子 Cd2+，然后立即與溶液中的兩個(gè)氫氧根離子 OH結(jié)合生成氫氧化鎘 Cd(OH)2，沉積到負(fù)極板上。在 15℃ 以下時(shí)，使用密度為 （ 15℃ 時(shí)）的氫氧化鉀溶液。實(shí)際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子（ H）和硫酸根離子（ SO42），負(fù)極不斷產(chǎn)生硫酸根離子（ SO42），在電場的作用下，氫離子向負(fù)極移動(dòng)，硫酸根離子向正極移動(dòng)，形成電流。放電時(shí) H2SO4 濃度不斷下降，正負(fù)極上的硫酸鉛（ PbSO4）增加，電池內(nèi)阻增大（硫酸鉛不導(dǎo)電），電解液濃度下降，電池電動(dòng)勢降低。負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后，生成的鉛離子（ Pb2）與電解液中的硫酸根離子（ SO42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（ PbSO4）。 鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板是鉛（ Pb），與電解液中的硫酸（ H2SO4）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（ Pb2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（ 2e）。 鉛蓄電池具有技術(shù)成熟 、 性能穩(wěn)定 、 安全 、 成本低 、資源再生回收率高等比較優(yōu)勢 ， 但和鋰離子電池相比能量密度較低循環(huán)壽命偏短 ， 主要原材料鉛是一類有毒物質(zhì) ， 電池生產(chǎn)和再生鉛加工過程中存在鉛污染風(fēng)險(xiǎn) ， 管理不善可能會(huì)對環(huán)境造成危害 ?？紤]到汽車蓄電池在汽車中占據(jù)重要部分，但又由于汽車蓄電池 在使用后會(huì)變 成環(huán)境的重要污染者，而導(dǎo)致環(huán)境破壞。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 future battery 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 present situation。 關(guān)鍵詞：汽車蓄電池 。以及對未來蓄電池做 一些展望?；厥绽茫?環(huán)境友好型蓄電池；燃料電池；未來蓄電池 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract An overview of all types of car batteries and the working principle of the development and the waste batteries on the human environment, with the developed countries such as Japan lead storage battery industry parative analysis of accumulator of our country lead industry development existing problems analysis and forecast of domestic battery industry development prospect and trend at home and abroad, treatment of waste battery way at home and abroad, as well as some battery new technology, such as : the environment friendly battery, fuel cell. As well as the future of battery to do some prospect. Key words : car battery。 fuel cell。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和 電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明 的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期 ： 年 月 日 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 目錄 第一章概述 ...................................................................................