【正文】 和平板型3個過程。①蒸汽重整。不同的重整技術(shù)在結(jié)構(gòu)、效率和對燃料的適應(yīng)性等方面有不同的特點，并在不同的使用條件下發(fā)揮出它們各自的優(yōu)勢。重整器使用的原料可以是天然氣、汽油、柴油等各種烴類以及甲醇、酒精等各種醇類燃料。部分氧化重整最好用純氧，但價格較高；雖然它也可使用燃料氣與空氣混合，但反應(yīng)后需加凈化處理裝置，其成本亦很高。部分氧化重整的產(chǎn)氫率比蒸汽重整的低，但它結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、起動時間短、動態(tài)響應(yīng)速度快，對燃料的適應(yīng)性也更強(qiáng)，因而更具潛力。 (2) 部分氧化重整。儲氫材料儲氫技術(shù)更有優(yōu)勢，尤其是使用碳納米管儲氫時，效果更理想。 （1）儲氫①存儲技術(shù)：目前使用比較廣泛的儲氫技術(shù)有高壓儲氫、液態(tài)儲氫和儲氫材料儲氫。（1） 燃料供應(yīng)系統(tǒng)（2） 氧化劑系統(tǒng)（3） 發(fā)電系統(tǒng)（4） 水管理系統(tǒng)（5） 熱管理系統(tǒng)（6） 電力系統(tǒng)（7） 控制系統(tǒng)（8） 安全系統(tǒng)氫的存儲與輸送是燃料電池應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。 四、燃料電池系統(tǒng)1燃料電池實際上不是“電池”，而是一個大的發(fā)電系統(tǒng)。燃料電池可以持續(xù)發(fā)電，但不能充電和回收燃料電池汽車再生制動的反饋能量。制造成本高，電池價格昂貴。由于要求嚴(yán)格的密封，使得燃料電池發(fā)動機(jī)的制造工藝很復(fù)雜，并給使用和維護(hù)帶來很多困難。(2) 要求高質(zhì)量的密封。是燃料電池的唯一燃料。(4) 結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)。(3) 無振動和噪聲、壽命長。(2) 排放基本達(dá)到零污染。三、1．燃料電池的優(yōu)點(1) 節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高。6．按燃料狀態(tài)分類根據(jù)燃料電池的燃料狀態(tài)不同，可分為(1) 液體型燃料電池；(2) 氣體型燃料電池。4．按燃料種類分類根據(jù)燃料電池使用燃料的種類，可分為(1) 氫燃料電池；(2) 甲醇燃料電池；(3) 乙醇燃料電池等。2．按電解質(zhì)分類(1) 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)；(2) 堿性燃料電池(AFC)；(3) 磷酸燃料電池(PAFC)；(4) 熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)；(5) 固體氧化物燃料電池(SOFC)；(6) 直接甲醇燃料電池(DMFC)；(7) 再生型燃料電池(RFC)；(8) 鋅空燃料電池(ZAFC)；(9) 質(zhì)子陶瓷燃料電池(PCFC)等。相關(guān)論文已發(fā)表在《自然》雜志子刊《自然通訊》上。 2014年2月19日據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美國科學(xué)家開發(fā)出一種直接以生物質(zhì)為原料的低溫燃料電池。它從外表上看有177。小 結(jié)：概述本節(jié)作 業(yè)：課后習(xí)題課 題： 燃料電池教學(xué)目的：了解燃料電池的類型和特點；了解電動汽車對燃料電池的要求、 掌握質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)原理和特點 熟悉氫的存儲和輸送方法教學(xué)重點：質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)原理和特點、氫的存儲和輸送方法教學(xué)難點：質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)原理和特點類 型：新授課教學(xué)方法：講練結(jié)合課 時：8引 入：燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。電池充滿電開路擱置一段時間后，一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象。自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一。自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態(tài)下，電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。電池經(jīng)過一定時間儲存后，允許電池的容量及內(nèi)阻有一定程度的變化。高低溫測試所需的儀器和充放電性能測試基本是一致的，只是在恒溫箱中測定不同溫度下的電池性能。在QC/T7432006《電動汽車用鋰離子蓄電池》中規(guī)定，要對電池在20℃的低溫、20℃常溫和55℃的高溫進(jìn)行放電性能的測試。一般電池內(nèi)壓均維持在正常水平，在過充或過放情況下，電池內(nèi)壓有可能會升高?？捎脤ｉT的內(nèi)阻儀來測試。、內(nèi)壓的測試電池的內(nèi)阻是指電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻，由于充電電池內(nèi)阻很小，測直流內(nèi)阻時由于電極容易極化，產(chǎn)生極化內(nèi)阻，故無法測出其真實值；而測其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響，得出真實的內(nèi)阻值。對于不同類型的蓄電池，循環(huán)壽命的測試規(guī)定是不同的，具體可參考相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)或國際電工委員會（IEC）制訂的標(biāo)準(zhǔn)。影響蓄電池循環(huán)壽命的因素有電極材料、電解液、隔膜、制造工藝、充放電制度、環(huán)境溫度等，在進(jìn)行壽命測試時，要嚴(yán)格控制測試條件。電池壽命是衡量電池性能的一個重要參數(shù)。恒流放電的電池容量不僅與放電電流有很大關(guān)系，而且與放電溫度、充電制度、擱置時間等也有關(guān)系。根據(jù)放電的時間和電流的大小可以計算電池的容量。蓄電池的充放電性能可用電池充放電性能測試儀來測試。電池的工作電壓是衡量電池放電性能的一個重要指標(biāo)，放電曲線反映了整個放電過程中工作電壓的變化過程，是一個變化的值，因此，一般以中點電壓來表示工作電壓的大小。（2）蓄電池放電性能測試電池的放電性能受放電時間、電流、環(huán)境溫度、終止電壓等因素影響，電池的放電方法有恒流放電、恒阻放電、恒壓放電、恒壓恒流放電、連續(xù)放電和間歇放電等，其中恒流放電是最常見的放電方法。充電電壓越低，說明電池在充電過程中的極化就越小，電池的充電效率就越高，電池的使用壽命就有可能更長。充電效率高表示電池接受充電的能力強(qiáng)，一般充電初期充電效率較高，接近100%，充電后期由于電極極化增加，充電效率下降，電極上伴隨有大量的氣體析出。①充電效率是指電池在充電時充入電池的電能與所消耗的總電能之比，以百分?jǐn)?shù)表示。與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段的不是間歇恒流，而是間歇恒壓。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將蓄電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。(2) 幾種快速充電方法1) 脈沖式充電法脈沖充電法首先是用脈沖電流對蓄電池充電，然后停充一段時間，如此循環(huán)?？焖俪潆娨敕皆O(shè)法加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度(提高充電電壓或電流等)，使之充電速度得到最大的提高；快速充電又要保證負(fù)極的吸收能力，使負(fù)極的吸收能力能夠跟得上正極氧氣產(chǎn)生的速度，同時要盡可能的消除蓄電池的極化現(xiàn)象。在充電第一階段，用恒定的電流充電；在蓄電池電壓達(dá)到一定電壓后，維持此電壓恒定不變，轉(zhuǎn)為第二階段的恒壓充電過程；當(dāng)充電電流下降到一定值后，繼續(xù)維持恒壓充電大約一小時即可停止充電。(3) 恒壓充電法充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。1) 二階段充電法二階段充電法采用恒電流和恒電壓相結(jié)合的快速充電方法，如圖所示。 (2) 分段電流充電法在充電過程中，為更有效地利用電能而用逐漸減小電流的方法。 蓄電池的充電方法11．蓄電池常規(guī)充電方法蓄電池的常規(guī)充電方法主要有恒流充電法、分段電流充電法、恒壓充電法、恒壓限流充電法等。(7) 鋁電極的生產(chǎn)工藝和設(shè)備比較簡單，投資少，研制費用低。(6) 鋁空氣電池?zé)o需充電，補(bǔ)充鋁電極和電解液后即可產(chǎn)生電流。(4) 安全可靠，無污染，從生產(chǎn)到使用，從新產(chǎn)品到廢品回收，都不會污染環(huán)境，不會燃燒爆炸，堪稱綠色能源。鋁空氣電池由于空氣電極很薄，使得電池很輕巧，適用于便攜式設(shè)備。鋁空氣電池具有如下優(yōu)越性：(1) 鋁是一種活潑金屬，比鋅、鎂之類金屬更有吸引力。 2鋁空氣電池鋁空氣電池是用高純鋁或鋁合金作陽極，用空氣(氧)電極作陰極，用堿或鹽作電解液。 ④電解液碳酸化。 ②鋅電極的直接氧化。從生產(chǎn)到使用，從新產(chǎn)品到廢品回收，都不會污染環(huán)境，更不會燃燒爆炸，堪稱綠色能源。鋅空氣原電池實際上是屬于貯備型電池。因放電時陰極催化劑本身不起變化，加之鋅電極電壓穩(wěn)定，故放電時電壓變化很小。陰極活性物質(zhì)氧氣來源于周圍空氣，基本等同于現(xiàn)在普通使用的鉛酸蓄電池。②價格低廉。（2）鋅空氣電池具有如下優(yōu)點：①比能量高。鋅空氣電池是一種半蓄電池半燃料電池。它具有無污染、放電電壓平穩(wěn)、高比能量、內(nèi)阻小、儲存壽命長、工藝技術(shù)要求較低、高比功率等優(yōu)點。3．鋅鎳電池的特點(1) 比能量高，可達(dá)50~80Wh/kg，明顯高于鉛酸和鎳鎘電池；(2) 比功率高，僅次于鋰離子電池；(3) 工作電壓高，高于鎳氫和鎳鎘電池；(4) 工作溫度寬，為20~60℃；(5) 無記憶效應(yīng)；(6) 電池的生產(chǎn)和使用過程對環(huán)境不產(chǎn)生污染；(7) 價格低。正極的活性物質(zhì)顆粒表面上會吸附 Li，避免活性物顆粒聚結(jié)，電極活性物質(zhì)的利用率提高，Li還能防止電極膨脹，改善電極反應(yīng)的可逆性和充電過程中的析氧極化，延長電極的使用壽命。負(fù)極活性物質(zhì) ZnO 是兩性氧化物，在堿性電解液中有一定的溶解性，這直接影響著鋅負(fù)極活性物質(zhì)的利用率。極材料的性能的發(fā)揮直接受電解液種類和濃度的影響。隔膜不僅要能抗鋅枝晶穿透，還要能耐強(qiáng)堿、抗氧化、易被電解液浸潤、良好的機(jī)械強(qiáng)度和較強(qiáng)的柔韌性、低電阻和高離子導(dǎo)電性。極之間，防止177。因為 ZnO在堿性電解液中具有的一定溶解性會造成鋅負(fù)極的枝晶形變和鈍化等不良影響?？墒且驗?ZnO 具有半導(dǎo)體特性，導(dǎo)電性能較差，如果制備的鎳鋅二次電池的鋅負(fù)極材料全是 ZnO，將會有較高的初始電阻，其電極必須小電流充電活化，還原一定比例的 ZnO 生成 Zn，利用金屬鋅 Zn 良好的導(dǎo)電性減少鋅負(fù)極的電阻，提高充放電效率，使電極的電化學(xué)性能得到改善。鋅負(fù)極可以做成充電態(tài)和放電態(tài)兩種，主要取決于初始材料是 ZnO（充電態(tài)）還是Zn（放電態(tài)）。非燒結(jié)式正極較燒結(jié)式正極，具有高容量、高活性的特點，一般采用孔隙率較高的纖維鎳或泡沫鎳材料作為支架，涂覆球型氫氧化鎳即得鎳正極。1． 鋅鎳電池的結(jié)構(gòu)（1）鎳正極鎳電極的主要活性材料是 Ni(OH)2。關(guān)于鎳鋅電池的安全電壓范圍，～。鎳鋅電池由于至2013還是比較新的產(chǎn)品，全球主要由一個美國公司PowerGenix生產(chǎn)，所以價格還是比較高。一顆AA鎳鋅電池，在2A電流放電下可以放出超過7200焦耳的能量。鎳鋅電池放電電流強(qiáng)。（2010年12月）AA型號的鎳鋅電池的容量只有1300mAh左右，但是，它的放電能量已經(jīng)達(dá)到8300焦耳以上。使數(shù)碼相機(jī)充分用完其電量。鎳鋅電池電壓高。(2) 必須有特殊的保護(hù)電路，以防止過充。，主要表現(xiàn)在：(1) 成本高。鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實的“綠色電池”?？梢愿鶕?jù)要求隨時充電，而不會降低電池性能。鋰離子電池月自放電率僅為6~8%，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池(25~30%)和鎳氫電池(15~20%)。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達(dá)到1000次以上，在低放電深度下可達(dá)幾萬次，超過了其它幾種二次電池。鋰離子電池比能量已達(dá)到150Wh/kg，是鎳鎘電池的3倍。是鎳氫和鎳鎘電池工作電壓的3倍。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。同樣，當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示)。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。極之間。鋰離子電池的工作原理，電池在充電時，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入到負(fù)極中；放電時，鋰離子從負(fù)極脫出，通過電解質(zhì)溶液和隔膜，嵌入到正極材料晶格中。圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)如圖P96所示。第二代是具有美國專利的磷酸鐵鋰離子電池，是鋰離子電池的發(fā)展方向，由于原材料價格低且磷、鐵、鋰的資源豐富，且工作電壓適中，充放電特性好，高放電功率，可快速充電且循環(huán)壽命長，高溫和高熱穩(wěn)定性好，儲能特性強(qiáng)，完全無毒。（3）按照鋰離子電池正極的材料不同，可以分為錳酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池、鎳鈷鋰離子電池或鎳鈷錳鋰離子電池。1．鋰離子電池的分類（1）按照鋰離子電池外形形狀，可以分為方形鋰離子電池和圓柱形鋰離子電池。放電時則相反。 鋰離子電池2鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。（7）因為它采用金屬容器而作成，有機(jī)械性的堅固。（5）長時間的放置下也不會使性能劣化，當(dāng)十分充完電后即可恢復(fù)原來的特性。（3）因為采用完全密封式，因此不會有電解液漏出的現(xiàn)象，也完全不需要補(bǔ)充電解液。（1）鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，非常的經(jīng)濟(jì)。這是因為隨著電解液溫度升高，極板活性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)也逐步改善。（3）使用不同成分電解液，對蓄電池的容量和壽命有一定影響。（2）放電電流直接影響放電終止電壓。電子沿著電線至陰極，和陰極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會附著在陽極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會隨著時間而下降。（2）正、負(fù)極材料分別填充在穿孔的附鎳鋼帶（或鎳帶）中，經(jīng)拉漿、滾壓、燒結(jié)、化成或涂膏、烘干、壓片等方法制成極板；用聚酰胺非織布等材料作隔離層；用氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)溶液；電極經(jīng)卷繞或疊合組裝在塑料或鍍鎳鋼殼內(nèi)。使用中要注意做好回收工作，以免重金屬鎘造成環(huán)境污染。短路、擠壓、針刺、安全閥工作能力、跌落