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燃料电池国内外研究现状综述

时间:2019-01-17 11:57来源:毕业论文
燃料电池有着很长的发展历史,英国的W.Grove 发明了第一个燃料电池,他在在实验室里证明了燃料电池的工作原理。把封有铂电极的玻璃管浸在稀硫酸中,水电解产生氢和氧的同时连接外

燃料电池有着很长的发展历史,英国的W.Grove 发明了第一个燃料电池,他在在实验室里证明了燃料电池的工作原理。把封有铂电极的玻璃管浸在稀硫酸中,水电解产生氢和氧的同时连接外部负载,此时氢和氧就发生电池反应并产生了电流。格罗夫当时预测,如果氢气可以被燃料材料所取代,那么燃料电池就可以作为一种商业化的电源被使用。32877
1897 年时,能斯特发现了“能斯特物质”。1900 年时,能斯特用“能斯特物质”作为电解质,制作了一个固体氧化物燃料电池。1900 年早期时,熔融碳酸盐型燃料电池诞生在德国一个研究小组。1910 年,在熔融 NaOH(380oC)作为电解质的燃料电池中加入了多孔的Mg0 隔膜。燃料电池技术最初的应用是从21世纪60 年代的航天技术上开始的,采用碱性燃料电池,但由于其应用条件十分苛刻,必须使用纯氢和纯氧且只能含有微量的二氧化碳。随后开发了磷酸型燃料电池。磷酸型燃料电池是目前技术最成熟、商业化应用最广泛的燃料电池。论文网
90 年代以來,我国在燃料电池的研究方面有飞快的进展。燃料电池技术列入了国家科技攻关项目和中国科学院“九五”应用研究与发展重大项目,它的研究目标即将达到国际水平。但是燃料电池有两个缺点:一个是它需要贵重金属铂做催化剂;另一是它为了提高含氢量需要外部的燃料处理器来处理燃料,虽然降低电池的效率却同时增加了费用。这就是它七十年代末才开始被开发的原因,它被称为第二代燃料电池的熔融碳酸盐电池。熔融碳酸盐电池在高温600-700oC下工作,因为燃料在内部进行了重整,从而提高了效率并降低了成本,这样的改进使它可以应用于大规模的发电。熔融碳酸盐电池目前处于验证阶段,为完成试验电站,美国能源研究所在加州圣克拉拉的验证电站已完成了验证试验。 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
目前在燃料电池该技术存在着一些问题,例如:电池的寿命短;电极材料容易被溶解腐蚀和硫腐蚀;要求燃料气中的硫的含量小于1微克;同时大规模的运行有待进一步的验证。固体电解质型燃料电池被列为第三代燃料电池,因为它不使用贵金属材料,同时还可以降低生产成本,没有电解质蒸发和电池材料等腐蚀问题,电池的寿命也比较高。此燃料电池运行时的温度在1000oC左右,因此化学反应速度加快,放宽了对燃料纯度的要求,可允许燃料含硫量小于100微克,与MCFC相比,固体电解质型燃料电池电流密度更大,可有实现大型化的可能性,固体电解质型燃料电池单体结构的发电效率目前可达一半左右,组成联合循环的综合发电效率可超过一半。还有一种质子交换膜燃料电池,它也是近几年研究比较广泛、技术发展比较迅速的燃料电池。它的电解质采用高分子膜,可以提供无污染的动力,适宜应用在汽车、客车等交通工具方面。由此可以看出,它还有构造简单、常温工作、启动快等的优点。
 MCFC 和SOFC 应用于电力系统更有前途,它们都可以通过不同的规模应用在发电领域。但这四种电池都处于实验验证阶段,存在很多问题,例如:燃料外部需要调整、电池大容量困难等问题。其中燃料适应性小也是其中的一个问题。这些关键问题解决掉后,就会加快大容量的商业化运行的脚步。  燃料电池国内外研究现状综述:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190117/29673.html
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