燃料電池概述及其研究進展(編輯修改稿)
2025-03-16 11:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 廠研究開發(fā)公司美國 Onsi公司日本宣士電機公司日本三菱公司日本三洋公司日本東芝公司美國能源研究公司日本富士電機公司德國 MTU公司荷蘭 ECN公司德國西門子公司美國西屋公司日本三菱公司日本富士電機公司加拿大 Ballard公司日本三菱公司日本松下公司日本三洋公司日本東芝公司美國聯(lián)信公司美國 Plug Power公司美國 Analytic Power 公司表 4． 國外燃料電池研究狀態(tài) ONSI公司 PC25C型 PAFC電站可以提供 200kW電力西屋公司在荷蘭安裝的 SOFC示范電廠可以提供 110kW的電力和 64kW的熱安裝在柏林的 250kWPEMFC燃料電池電站 我國燃料電池總體發(fā)展?fàn)顩r1958年，原電子工業(yè)部天津電源研究所最早開展了 MCFC的研究。 70年代在航天事業(yè)的推動下，出現(xiàn)第一次研究高潮；中科院大連化學(xué)物理所研制成功兩種堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)（千瓦級 AFC）通過了例行航天環(huán)境模擬試驗。 我國燃料電池總的發(fā)展?fàn)顩r1990年中科院長春應(yīng)用化學(xué)所承擔(dān)中科院 PEMFC的研究任務(wù)， 1993年開始進行直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（ DMFC）的研究。1991年電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所研制出由 7個單電池組成的 MCFC原理性電池?！鞍宋?”期間，中科院大連化物所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所 、清華大學(xué)等國內(nèi)十幾個單位進行了與 SOFC的有關(guān)研究。燃料電池技術(shù)列入 “九五 ”科技攻關(guān)計劃，質(zhì)子交換膜燃料電池被列為重點1990年代中期，中國進入燃料電池研究的第二個高潮。以大連化物所為牽頭單位，全面開展了質(zhì)子交換膜燃料電池的電池材料與電池系統(tǒng)的研究，并組裝了多臺百瓦、1kW2kW、 5kW和 25kW電池組與電池系統(tǒng)。表 5． 目前國內(nèi)從事燃料電池研究的機構(gòu) 類 型 研 究 機 構(gòu)PEMFC中科院大連化學(xué)物理所、長春應(yīng)用化學(xué)所、工程熱物理所、天津電源研究所、電工研究所；清華大學(xué)核研院、天津大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、廈門大學(xué)、上海大學(xué)與北京石油大學(xué)合作、北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)；北京富原公司、大連新源公司、北京飛弛綠能MCFC 哈爾濱電源成套設(shè)備研究所、 中科院大連化物所、 中科院長春應(yīng)用化學(xué)所、 北京科技大學(xué)、中科院上海冶金研究所、上海交大與長慶油田合作、中科院電工研究所 SOFC 中科院上海硅酸鹽研究所、吉林大學(xué)、中國科學(xué)院化工冶金研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所1.中國的質(zhì)子交換膜燃料電池已達到裝車技術(shù)水平；我國燃料電池的研究工作已表明：2.大連化物所質(zhì)子交換膜燃料電池是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)成果；3.在燃料電池研究方面，我國可以與世界發(fā)達國家進行競爭，在市場份額方面，我國可以占有并且有能力占有一定比例。 但：我國在 PAFC、 MCFC、 SOFC的研究方面還有較大的差距，目前仍處于研制階段。 燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用 1）堿性燃料電池堿性燃料電池 （ AFC）電池堆是由一定大小的電極板、一定數(shù)量的單電池層壓或用端板固定在一起而成。AFC是最先得到應(yīng)用的燃料電池，1960年用于美國阿波羅計劃；1981年用于美國航天；至今美國第三代航天飛機仍用堿性石棉膜型氫氧燃料電池。AFC中空氣作為氧化劑時， CO2對電池性能 有不利影響，制約著 AFC應(yīng)用于交通工具。燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用隔膜材料 一般使用 石棉 ；因石棉具有致癌作用，為了尋求替代材料，有的科學(xué)工作者研究了 聚苯硫醚（ PPS） 、 聚砜（ PSF）以及 聚四氟乙烯（ PTFE） 等材料，它們都有允許液體穿透而有效阻止氣體通過的特點，具有較好的抗腐蝕性和較小的電阻電極 一般采用 聚砜和聚丙烯 等合成樹脂；燃料極催化劑 ：除了使用 鉑、鈀 之外，還有 碳載鉑或雷尼鎳 ；空氣極催化劑 ： 高功率輸出 時需要采用 金、鉑、銀 ，實際應(yīng)用 時一般采用表面積大、耐腐蝕性好的乙炔炭黑或碳等載鉑或銀 ；AFC是最先得到應(yīng)用的燃料電池1960用于美國阿波羅計劃；1981年用于美國航天；至今美國第三代航天飛機仍用堿性石棉膜型氫氧燃料電池1970S中科院大連化物所研制成功 2種堿性石棉膜型氫氧燃料電池；2023年武漢大學(xué)化學(xué)學(xué)院莊林教授團隊研制出堿性聚合物電解質(zhì)燃料電池。2）磷酸鹽燃料電池PAFC的 電解質(zhì) 為 濃磷酸水溶液 ，電極 均采用 碳的多孔體 ，以 Pt作為 催化劑 ，富氫氣體 （如天然氣、重整氣）為 燃料 ，氧氣 為 氧化劑 ，在 由碳支撐的催化劑顆粒表面 進行 電化學(xué)反應(yīng) 。磷酸鹽燃料電池 （ PAFC）是以磷酸為電解質(zhì)，在 200℃
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