【正文】 0kW 電站,其無故障連續(xù)運行時間不斷加長。熱電聯(lián)供時,總效率為71%85%。PAFC 基本元件有陽極、陰極和電解質(zhì),單電池之間由隔板連接。吉林大學(xué)于1995年在吉林省計委和國家計委的資助下進(jìn)行 SOFC 的研究,研制成功的單,電流密度400mA/cm2。美國、丹麥、荷蘭、日本等國都很重視 SOFC,其中美國西屋(Westinghouse)公司的研究工作較為突出,研制的25kW 的SOFC 電池組已經(jīng)通過了長期示范試驗,建造在荷蘭的100kW 示范裝置也已于1997年啟用,250kW 至7MW 發(fā)電裝置的建設(shè)正規(guī)劃中。SOFC 的主要問題是固體氧化物電解質(zhì)所用的陶瓷材料脆性大,目前仍很難制造出大面積的固體電解質(zhì)膜,這嚴(yán)重制約了建造大功率 SOFC。其燃料轉(zhuǎn)換效率高,高溫余熱可很好利用,從而提高燃料的總利用效率。大連化學(xué)物理所從1993年起在中科院資助下開始研制,自制 LiAlO2微粉制造的 MCFC 單體電池性能已達(dá)國際80年代初的水平。日本熔融碳酸鹽研究協(xié)會在日本月光計劃和新日光計劃的支持下,一個1000kW 系統(tǒng)正在組裝以評價此技術(shù)。但 MCFC 在高溫下長期工作時電解質(zhì)損失造成的電池失效、隔板腐蝕對電池壽命的影響,以及鎳電極緩慢溶解所造成的性能下降都是有待解決的課題。不需要復(fù)雜昂貴的外重整設(shè)備。（2）熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)MCFC 的電解質(zhì)由 Li2CO3和 K2CO3組成,工作溫度在650攝氏度左右,陰極、陽極電化學(xué)反應(yīng)快,無需貴金屬催化劑。70年代初承擔(dān)了航天用堿性石棉膜型燃料電池的研制,研制成兩種類型的電池。年代初開展堿性石60棉膜型燃料電池的研究,1968年承擔(dān)航天用堿性石棉膜型燃料電池的研制。在國外,將 AFC 用于潛艇及汽車的嘗試已不再繼續(xù),目前 AFC 主要用作短期飛船和航天飛機(jī)的電源。AFC 的優(yōu)點在于除貴金屬外,銀、鎳以及一些金屬氧化物都可以作電極催化劑,它的陰極性能也比酸性體系要好,而且電池的結(jié)構(gòu)材料也較便宜。質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池有多種類型,按使用的電解質(zhì)不同來分類,主要有堿性燃料電池(AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、磷酸燃料電池(PAFC)及質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)等。關(guān)鍵詞:燃料電池。其中著重介紹了當(dāng)今國際上應(yīng)用較廣泛、技術(shù)較為成熟的磷酸燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池。碳?xì)浠衔锶剂献詣釉谌剂想姵貎?nèi)部重整,并迅速地在電料電池發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用。三是一次電池和儲備電池產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)中有升；鉛酸電池產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)步增長；鎳鎘、鎳氫電池產(chǎn)業(yè)將逐步被鎳氫或鋰離子電池取代；鋰離子電池產(chǎn)業(yè)仍將高速增長，尤其是二元/三元聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的高潮；太陽能電池產(chǎn)業(yè)短期受金融風(fēng)暴影響，但長期仍將保持增長，其中薄膜電池優(yōu)勢將日益凸顯并會壓縮硅基電池的市場份額；燃料電池使用成本過高，技術(shù)還有待進(jìn)一步提高，短期內(nèi)不可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。未來幾年，世界電池產(chǎn)業(yè)將會呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：一是在技術(shù)的推動和市場拉動下，世界電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將繼續(xù)保持快速增長的態(tài)勢。世界各國政府和大企業(yè)都十分 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）15重視燃料電池的發(fā)展，美國、日本、歐洲共同體等國家和他們的大企業(yè)都投入了巨資來推動燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。燃料電池與常規(guī)電池不同在于，它工作時需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑通過電化學(xué)反應(yīng)生成水，并釋放出電能；只要保持燃料供應(yīng)，電池就會不斷工作提供電能。燃料電池是由含催化劑的陽極、陰極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成。但中國生產(chǎn)的太陽能電池90%以上是出口的，主要是用于太陽能發(fā)電站及光伏建筑一體化，國內(nèi)市場還處于試驗階段，但市場前景很值得期待。在各類太陽能電池中，晶硅電池占據(jù)80%以上的比重，其在性能上優(yōu)于薄膜電池，但薄膜電池在價格上具備一定的優(yōu)勢，未來市場份額會有所上升。以光電效應(yīng)工作的菁膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的式太陽能民池則還處于萌芽階段。由于鋰離子電池技術(shù)發(fā)展速度迅猛，很多電池只能僅僅作為過渡電池（不能完全消除安全隱患） ，只有聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池代表了鋰離子電池發(fā)展的方向。其中聚合物鋰離子電池在安全性、體積、質(zhì)量、容量和放電性能方面均優(yōu)于液態(tài)鋰離子電池，更適合用作微型電器的電源，應(yīng)用范圍更廣。鎳氫電池最終將被市場所淘汰。同時鎳氫電池在電化學(xué)特性方面與鎳鎘電池亦基本相似，故鎳氫電池在使用時可完全替代鎳鎘電池，而不需要對設(shè)備進(jìn)行任何改造。鎳氫電池：鎳氫電池是早期的鎳鎘電池的替代產(chǎn)品，從20世紀(jì)90年代開始投放市場。但由于國內(nèi)環(huán)保也在日益重視，國家對鎳鎘電池生產(chǎn)有很大限制，出口退稅也全部取消，市場萎縮很快，其前景不容樂觀。目前，日本等發(fā)達(dá)國家出于降低成本和環(huán)?？紤]，已將生產(chǎn)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)，鎳鎘電池被隨之發(fā)展起來的鎳氫電池部分取代，但在便攜式電動工具方面，鎳鎘電池中的SC 鎘電池被隨之發(fā)展起來的鎳氫電池部分取代，但在便攜式電動工具方面，鎳鎘電池中的 SC 型電池仍為首選。缺點是鎘金屬對環(huán)境有污染，電池容量小，壽命短，所以鎳鎘電池是最低檔的電池是最低檔的電池，是鎘金屬對環(huán)境有污染，電池容量小，壽命短，所以鎳鎘電池是最低檔的電池，有記憶效每次充電都須先放電，否則它的記憶功能將大大降低手機(jī)的充電量，應(yīng)每次充電都須先放電，否則它的記憶功能將大大降低手機(jī)的充電量，只有將電池中的余電放凈后再進(jìn)行充電才能保持電池的充電量。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）13電池中發(fā)生可逆反應(yīng)，因此電池可以重新充電。鎳鎘電池：它是由兩個極板組成，一個是用鎳做的，另一個是鎘做的，鎳鎘電池：它是由兩個極板組成，一個是用鎳做的，另一個是鎘做的，這兩種金屬在電池中發(fā)生可逆反應(yīng)，因此電池可以重新充電。過去生產(chǎn)主要集中在西歐、美國、日本等地區(qū)，由于競爭激烈和環(huán)保原因，近年來歐美鉛酸電池廠合并趨勢加強(qiáng)，世界范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和企業(yè)整合現(xiàn)象明顯，生產(chǎn)集中度進(jìn)一步提高，中國、巴西、墨西哥等國家和地區(qū)目前成為主要生產(chǎn)地。它是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點，是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。下面就幾種重要的電池作一簡要介紹，以便對整個電池產(chǎn)業(yè)有個感性認(rèn)識。物理電池主要是指太陽能電池，化學(xué)電池分一次電池和二次電池，一次電池有普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋰錳電池、鋅空氣電池、一次鋅銀電池和鋅汞電池，二次電池包括鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛酸蓄電池、鋰離子電池（鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池以及鎳錳、鎳鈷、鎳錳鈷聚合物鋰電池） ，此外還有燃料電池、核電池等新型電池。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）12第四章 現(xiàn)代新技術(shù)在汽車廢舊汽車蓄電池的研究與應(yīng)用 汽車蓄電池的現(xiàn)狀與前景電池是指能將化學(xué)能、內(nèi)能、光能、原子能等形式的能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 廢 電 池 作 為 生 活 垃 圾 進(jìn) 行 焚 燒 處 理 時 ， 廢 電 池 中的 Hg、 Cd、 Pb、 Zn 等 重 金 屬 一 部 分 在 高 溫 下 排 人 大 氣 ， 一 部 分 成 為 灰渣 ， 產(chǎn) 生 二 次 污 染 。 主 要 有鋅 錳 和 堿 性 鋅 錳 兩 大 系 列 ， 還 有 少 量 的 鋅 銀 、 鋰 電 池 等 品 種 。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）9 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）10第三章 廢舊汽車蓄電池對社會和環(huán)境的影響 廢舊蓄電池對環(huán)境的影響隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類享受現(xiàn)代物質(zhì)文明的同時,我們不應(yīng)該忽視其對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響.據(jù)資料摘一粒紐扣大的電池放在水里,的增多,蓄電池的報廢量正在逐年增加,但統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,我國廢舊電池的平均回收率僅為2%.雖然在干電池方面在我國政策引導(dǎo)下,逐漸生產(chǎn)堿性電池,逐步實現(xiàn)無汞化,對土壤不會造成污染和危害,不需要特別回收,可以同普通于一個盲區(qū).。電池部分放電后，氫氧化亞鎳沒有完全變?yōu)闅溲趸?，剩余的氫氧化亞鎳將結(jié)合在一起，形成較大的結(jié)晶體。比如，鎳鎘電池只放出80%的電量后就開始充電，充足電后，該電池也只能放出80%的電量，這種現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng)。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）8通常鎳鎘蓄電池的內(nèi)阻可用下式計算：在正常使用的條件下，鎳鎘電池的容量效率 ηAh 為67%75%，電能效率ηWh 為55%~65%，循環(huán)壽命約為2022次。氫氧化鉀和氫氧化鈉溶液的電阻系數(shù)隨密度而變。鎳鎘蓄電池的內(nèi)阻與電解液的導(dǎo)電率、極板結(jié)構(gòu)及其面積有關(guān)，而電解液的導(dǎo)電率又與密度和溫度有關(guān)。它們能使電解液的電阻增大，并且低溫時容易結(jié)晶，堵塞極板微孔，使蓄電池容量顯著下降。電解液中的有害雜質(zhì)越多，蓄電池的容量越小。電解液的溫度對蓄電池的容量影響較大。實驗證明：每升電解液中加入15~20g 含水氫氧化鋰，在常溫下，容量可提高4%~5%，在40℃時，容量可提高20%。使用不同成分的電解液，對蓄電池的容量和壽命有一定的影響。放電電流直接影響放電終止電壓。表示式如下：Q=I采用8h率放電時， 后，電池即放完電。鎳鎘蓄電池的端電壓隨充放電過程而變化，可用下式表示：U 充=E 充+I 充 R 內(nèi)U 放=E 放I 放 R 內(nèi)從上式可以看出，充電時，電池的端電壓比放電時高，而且充電電流越大，端電壓越高；放電電流越大，端電壓越低。從電池反應(yīng)來看，充電過程中生成水分子，放電過程中消耗水分子，因此充、放電過程中電解液濃度變化很小，不能用密度計檢測充放電程度。然后，兩個三價鎳離子與兩個氧負(fù)離子和剩下的二個氫氧根離子結(jié)合，生成兩個氫氧化鎳晶體：即得鎳鎘蓄電池充電時的電化學(xué)反應(yīng)：蓄電池充電終了時，充電電流將使電池內(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng)，在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。（1）負(fù)極反應(yīng)充電時負(fù)極板上的氫氧化鎘，先電離成鎘離子和氫氧根離子，然后鎘離子從外電路獲得電子，生成鎘原子附著在極板上，而氫氧根離子進(jìn)入溶液參與。與此同時，溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進(jìn)入正極板，與晶格上的兩個氧負(fù)離子結(jié)合，生成兩個氫氧根離子，然后與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起，與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體。（2）正極反應(yīng) 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）5正極板上的活性物質(zhì)是氫氧化鎳（NiOOH）晶體。鎳鎘蓄電池充電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸嚒睳iOOH〕 ，負(fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k；鎳鎘電池放電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸瘉嗘嚕?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸k。為兼顧低溫性能和荷電保持能力，（15℃時）的氫氧化鉀溶液。當(dāng)環(huán)境溫度較低時，～（15℃時）的氫氧化鉀溶液。鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物，負(fù)極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。從上面可以看出，鉛酸蓄電池充電時，電解液中的硫酸不斷增多，水逐漸減少，溶液比重上升。充電后期，在外電流的作用下，溶液中還會發(fā)生水的電解反應(yīng)。在負(fù)極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb 2）和硫酸根負(fù)離（SO4 2）由于負(fù)極不斷從外電源獲得電子，則負(fù)極板附近游離的二價鉛離子（Pb 2）被中和為鉛（Pb） ，并以絨狀鉛附著在負(fù)極板上。、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng) 充電時，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器） ，使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場的作用下分別移向電池的正負(fù)極，在電池內(nèi)部形成電流，整個回路形成，蓄電池向外持續(xù)放電。正極板的鉛離子（Pb 4）得到來自負(fù)極的兩個電子（2e）后，變成二價鉛離子（Pb 2） ， ，與電解液中的硫酸根離子（SO4 2）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO 4） 。同時在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 可見，在未接通外電路時（電池開路） ，由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，如右圖所示，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。 黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）2第二章 汽車蓄電池的工作原理 鉛酸蓄電池的工作原理、鉛酸蓄電池電動勢的產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電后，正極板二氧化鉛（PbO 2） ，在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)氫氧化鉛（Pb(OH) 4） ，氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb 4）