【正文】 “另起爐灶 ”—— 建設耗資巨大的氣體燃料補給站（加氣站），只要在現(xiàn)有的加油站的基礎上，稍加改動即可完成產業(yè)化的目標。 堿性乙醇燃料電池的優(yōu)勢： 49167。目前的發(fā)展均采用外掛型，也就是在功能上，燃料電池僅取代筆記型電腦的直流電源供應器，筆記型電腦依然配備二次鋰電池，所以在本身的設計并沒有作任何變更。 筆記型電腦用的直接甲醇燃料電池可以粗分成兩個發(fā)展方向，一是疊堆電池組采用主動式進料 (如 INEC、Sanyo、 Toshiba、 Samsung)，另一是平面電池組采用被動式進料 (如 Fujitsu、 Hitachi)。目前直接甲醇燃料電池在 3C小型電子產品的開發(fā)中，仍以日本公司最為積極。但是它的輸出功率不高，因此主要是發(fā)展作為3C小型電子產品，如手機、數(shù)位相機、光碟放映機、筆記型電腦、小型可攜式發(fā)電機的攜帶電源。 圖 6是燃料電池各種可能應用的范圍與所需的發(fā)電功率。熔融碳酸堿燃料電池與固態(tài)氧化物燃料電池已有分散式發(fā)電機的示范展示。生化燃料電池使用微生物或酵素作為電極，目前處于初期純研發(fā)階段，尚未達電子產品所須的發(fā)電功率。Gell)。Cell)以及生化燃料電池 (MFC， MicrobialOxideFuelAcidFuelFuelFuelExchange 167。 (e)疊堆／平面混合式電池組，擇中 (b)與 (d)的優(yōu)缺點。 (c)是單電池配合增壓器 (DC／ DConverter)，電壓增壓器可以將單電池的低電壓倍增到所需要的電壓，若所需要增壓的幅度太大，它的能量轉換效率將因而減低；167。 (a)是單一電池；167。圖 3是各種電池串聯(lián)增壓的方式。然而各種電子產品的電壓遠大于單一電池的輸出電壓，如手機需 ，電腦需 10～ 20V。45167。高分子除了傳導質子之外，它并作為黏結劑將觸媒固定在電極上。 觸媒層是由表面含有鉑金屬 (Pt， platinum)的碳粉和具有質子傳導功能的高分子 (Nafion)所組成。這碳粉層內有含量很高的疏水性鐵弗龍。 微孔層的功能是防止擴散層淹水，并將讓觸媒層的電流導出或導入。為了防止水在碳紙里面累積，碳紙內的碳纖維表層涂有疏水性很高的鐵弗龍 (Teflon)。 擴散層主要的功能是讓反應物 (陽極的甲醇、陰極的氧氣 )由擴散層能夠均勻地擴散到觸媒層，同時能將觸媒層的電流導出或導入。 (c)觸媒層。Porous (a)擴散層 (DL， DiffusionLayer)，167。 167?？偡磻闶羌状寂c氧反應生成水與二氧化碳如 (3)式。所產生的電子流經外部電路傳到陰極。甲醇在陽極因電化學反應，氧化產生氫離子與電子如 (1)式。 MEA包括陽極、陰極與隔離陰陽兩極的高分子薄膜。Electrode 直接甲醇燃料電池使用液態(tài)的甲醇 (methanol， CH3OH)作燃料。43167。 蒸汽重整過程是劇烈吸熱反應 ,而部分氧化過程是放熱反應等等 ,因此進一步開發(fā)新的陽極材料 ,使其能夠有效控制陽極反應過程 ,以實現(xiàn)熱效應匹配和熱平衡 ,從而減少電池熱應力 ,并提高電池效率 ,減少陽極積碳產生 ,提高電池壽命 ,這些都是以甲烷為燃料 SOFC亟待解決的問題。 內部重整過程導致多種氣體共存于陽極 ,反應紛繁復雜 ,反應機理和動力學行為難以把握 。 甲烷作燃料仍舊存在許多難題 :陽極積碳問題至今沒有很好解決 。 甲烷來源豐富 ,在陽極的反應方式多種多樣 ,具有不同的特點 ,以甲烷為燃料的固體氧化物燃料電池適用于不同的場合 ,因此甲烷作燃料應用于 SOFC具有很大的發(fā)展前景。42167。 ，甲烷燃料電池的能量率大于甲烷燃燒的能量利用率。 ，電解質溶液的堿性減?。? 總反應方程式為： CH4+2O2+2KOH＝＝＝ K2CO3+3H2O 離子方程式為： CH4+2O2+2OH＝＝＝ CO32+3H2O 正極： O2+4e+2H2O＝＝＝ 4OH+7H2O167。 甲烷燃料電池原理167。41167。 國際能源機構說，推廣使用氫氣和氫燃料電池，可減少石油、天然氣、煤炭這三種可產生溫室氣體的能源消耗。 這一技術可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術突破。 167。 在燃料價格上漲、環(huán)境污染與全球變暖的情況下，對更清潔、更安全、效率更高的交通工具的需求快速增長。40167。這一技術對波音公司意義重大 ,也讓航空工業(yè)的未來 “充滿綠色希望 ”。爬升至海拔 1000米巡航高度后 ,飛機切斷傳統(tǒng)電池電源 ,只靠氫燃料電池提供動力。 167。但波音承認，這一技術不太可能為大型客機提供主要動力。 波音公司于 2023年 4月 3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。 在飛機上的應用167。38167。 （ 2）能量密度小且儲運不便：氫燃料儲存困難，有泄漏和氣化的問題，包括爆燃、回火、早燃等問題有待解決。由于氫的提取需要消耗其他能源，因此，如果使用煤、天然氣、沼氣等碳氫燃料來提取氫，則會排出導致溫室效應的氣體。此外，可以通過電解水將氫和氧分離而提取氫。 167。 320g/km 氫燃料電池汽車 廢氣組成 氫燃燒的產物是水，不會污染環(huán)境，真正實現(xiàn)了零污染的目標。 其中低價電電解水制氫方法在今后仍將是氫能規(guī)模制備的主要方法。167。 氫作為汽車代用燃料具有良好的行進加速性、燃料適應性、低溫起動性好、超低排放、全工況高效率等優(yōu)點。 與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達 6080%，為內燃機的 2～ 3倍。由于供應給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時把水 (蒸氣 )帶走，就可以不斷地提供電能。將氫氣送到燃料電池的陽極板 (負極 )，經過催化劑 (鉑 )的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子 (質子 )穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板 (正極 )，而電子是不能通過質子交換膜的，這個電子，只能經外部電路，到達燃料電池陰極板，從而在外電路中產生電流。 在汽車上的應用167。 其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質發(fā)生反應后，放出電子通過外部的負載到達陽極。氫燃料電池 167。167。工作溫度的進一步降低，使得 SOFC的實際應用成為可能。目前科學家已經研發(fā)成功中溫固體氧化物燃料電池，其工作溫度一般在 800℃ 左右。 167。 ⑥ 廣泛采用陶瓷材料作電解質、陰極和陽極，具有全固態(tài)結構；167。 ④ 避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質或熔鹽電解質的腐蝕及封接問題；167。 ② 陽、陰極極化可忽略，彼化損失集中在電解質內阻降；167。 　 SOFC與第一代燃料電池 (磷酸型燃料電池，簡稱 PAFC)、第二代燃料電池 (熔融碳酸鹽燃料電池，簡稱 MCFC)相比它有如下優(yōu)點：167。由于它們使用固態(tài)的電解質，這種電池比溶化的碳酸鹽燃料電池更穩(wěn)定，然而它們用來承受所產生的高溫的建造材料卻要昂貴得多。這便省卻了外部重整從燃料中提取氫，而且這種電池還可以再直接使用石油或天然氣。O2→4O2+→++→+167。 在這種燃料電池中，當氧離子從陰極移動到陽極氧化燃料氣體（主要是氫和一氧化碳的混合物）使便產生能量。其工作溫度位于 8001000℃ 之間。他們需要采用相應的材料和過程處理技術，因為電池的工作溫度約為 1000℃ 。被普遍認為是在未來會與質子交換膜燃料電池 (PEMFC)一樣得到廣泛普及應用的一種燃料電池。Fuel 固體氧化物燃料電池 (Solid （ SOFC）167。MW容量的電力設計業(yè)已提到議事日程。目前的示范電池可產生高達 2這種電池需要較長的時間方能達到工作溫度，因此不能用于交通運輸，其電解質的溫度和腐蝕特性表明它們用于家庭發(fā)電不太安全。167。這種燃料電池的效率最高可達 60%。 　 這種電池工作的高溫能在內部重整諸如天然氣和石油的碳氫化合物，在燃料電池結構內生成氫。→+1/22e陰極反應： CO2CO2H 2OH2 陽極反應： CO32電子然后通過外部回路返回到陰極，在這過程中發(fā)電。 　溶化的碳酸鹽燃料電池與上述討論的燃料電池差異較大，這種電池不是使用溶化的鋰鉀碳酸鹽就是使用鋰鈉碳酸鹽作為電解質。這種電池的效率很高，但材料需求的要求也高。 （ MCFC）167。 PAFC電廠比起一般電廠具有如下優(yōu)點：即使在發(fā)電負荷比較低時，依然保持高的發(fā)電效率；由于采用模塊結構，現(xiàn)場安裝簡單，省時，并且電廠擴容容易。167。噪音的比較如圖所示：27167。 ③ .低噪音，低振動167。但是，燃料電池發(fā)電上是把燃料的化學能直接變換成電能的，所以能量變換損失少。 污染大氣物質參照圖 :25167。① ．排氣清潔167。 167。實際使用上是按輸出的需要，把數(shù)十個以至數(shù)百個電池本體串聯(lián)而積成為電池組合體 (stack)的。無負荷狀態(tài)與實際電壓的差作為熱能而放出。 電池本體 (即單個電池 )的輸出電壓在無負荷的狀態(tài)下，為 1[V]程度。→1/2O2 總反應： →167。 陽極反應： H2+2e經過如此處理后的燃料氣體進入燃料堆的負極 (燃料極 )，同時將氧輸送到燃料堆的正極 (空氣極 )進行化學反應，借助觸媒劑的作用迅速產生電能和熱能。167?？梢栽?50～ 220℃ 工作。Cell,Acid磷酸燃料電池（ PAFC） 經過多年的基礎研究與應用開發(fā)，質子交換膜燃料電池用作汽車動力的研究已取得實質性進展，微型質子交換膜燃料電池便攜電源和小型質子交換膜燃料電池移動電源已達到產品化程度，中、大功率質子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的研究也取得了一定成果。21質子交