燃料電池及在大連化物所的發(fā)展-在線瀏覽
2025-01-17 03:42本頁面
【正文】 + 2e 0= 電子通過外電路到達陰極，在陰極電催化劑的作用下，參與氧的還原反應(yīng)： O2 + H2O +2e 2OH 0= 生成的OH 通過飽浸堿液的多孔石棉膜遷移到氫電極?！ D2為燃料電池單池伏安特性曲線?！ ˇ莚為活化極化，它為電極上電化學(xué)反應(yīng)的推動力，ηD為濃差極化，它為電極內(nèi)傳質(zhì)過程的推動力。 燃料電池的效率按下式計算 式中fT 為熱力學(xué)效率，即 ，；fV為電壓效率，為電池工作電壓與可逆電勢（）之比；fi為電流效率，對石棉膜型電池，由前所述，接近100%；fg為反應(yīng)氣利用效率，對采用純氫、純氧為燃料的電池，一般而言，fg≥98%?！ ∫粋€單池，～，為滿足用戶的需要，需將多節(jié)單池組合起來，構(gòu)成一個電池組（stack）?！ ∫匀剂想姵亟M為核心，構(gòu)建燃料（如氫）供給的分系統(tǒng)，氧化劑（如氧）供應(yīng)的分系統(tǒng)，水熱管理分系統(tǒng)和輸出直流電升壓、穩(wěn)壓分系統(tǒng)。因此一臺燃料電池系統(tǒng)相當(dāng)于一個小型自動運行的發(fā)電廠，它高效、環(huán)境友好地將貯存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 2．分類與技術(shù)狀態(tài) 至今已開發(fā)了多種類型的燃料電池，按電解質(zhì)的不同分類和技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)見表1。C 純氫 純氧 高度發(fā)展高效 航天，特殊地面應(yīng)用質(zhì)子交換膜 全氟磺酸膜 H+ 室溫~100176。C 重整氣 空氣 高度發(fā)展，成本高，余熱利用價值低 特殊需求，區(qū)域性供電熔融碳酸鹽 (Li,K)CO3 CO32 650~700176。C 凈化煤氣天然氣 空氣 電池結(jié)構(gòu)選擇，開發(fā)廉價制備技術(shù) 區(qū)域供電，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 二．燃料電池在化物所的進展 1．概述 七十年代，在朱葆琳先生和袁權(quán)院士的領(lǐng)導(dǎo)下，歷經(jīng)十年的奮斗，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功了兩種型號（A型和B型）航天用，靜態(tài)排水，石棉膜型H2O2堿性燃料電池[2]。B型以N2H4在線分解產(chǎn)生的N2H2混合氣作燃料和液氧作氧化劑。并均通過航天環(huán)境模擬實驗。 八十年代承接七五攻關(guān)任務(wù)，研制堿性、水下用千瓦級氫氧燃料電池系統(tǒng)，并通過專家組的驗收[3]。 1）承擔(dān)的863任務(wù)百瓦級再生氫氧燃料電池已通過專家組驗收，結(jié)論為研制成功我國首臺再生氫氧燃料電池系統(tǒng)。已組裝了90W、150W、300WMCFC電池組，正在準(zhǔn)備組裝2kWMCFC電池組?！?）與安徵天成公司共建的直接醇類燃料電池實驗室，在適于直接醇類電池應(yīng)用的膜電極三合一（MEA）制備技術(shù)方面，尤其是電極結(jié)構(gòu)已取得了重大進展，單池性能已達國際公開報導(dǎo)的水平。已申請專利2件。并正在開展鈣鈦礦型新型電解質(zhì)新料研究?！?．質(zhì)子交換膜燃料電池進展 a) 原理 質(zhì)子交換膜型燃料電池以全氟磺酸型固體聚合物為電解質(zhì)，鉑/碳或鉑釕/碳為電催化劑，氫或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑，帶有氣體流動通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。 質(zhì)子交換膜型燃料電池中的電極反應(yīng)類同于其它酸性電解質(zhì)燃料電池。氧氣與氫離子及電子在陰極發(fā)生反應(yīng)生成水 1/2 O2 + 2H+ +2e → H2O 生成的水不稀釋電解質(zhì)，而是通過電極隨反應(yīng)尾氣排出。
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