储氢燃料电池的发展状况及关键材料技术知识分享.ppt

储氢燃料电池的发展状况储氢燃料电池的发展状况及关键材料技术及关键材料技术LOGOContents能源问题能源问题1氢燃料氢燃料2氢燃料电池氢燃料电池3氢燃料电池关键材料技术氢燃料电池关键材料技术LOGO能源危机能源危机 当今世界开发新能源迫在眉当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，生存又时刻离不开能源，随着石随着石化燃料耗量的日益增加，其储量化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将日益减少，终有一天这些资源将要枯竭要枯竭 LOGO能源危机能源危机新新能能源源节约能源解决方案解决方案LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术 燃料电池（Fuel Cell），是一种发电装置，但不像一般非充电电池一样用完就丢弃，也不像充电电池一样，用完须继续充电，燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持其电力，所需的燃料是“氢”，其之所以被归类为新能源，原因就在此。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术 燃料电池的优点燃料电池的优点1、能源转变效率高2、带噪音3、低污染4、适应性强，燃料多样性5、建设周期短，维护简便LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术1、燃料电池 燃料电能2、普通电池 燃料热能机械能电能 足见燃料电池的效率必将大于普通电池 (事实燃料电池效率达到40-80%)LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术燃料成分对燃料电池的影响可见氢作为燃料的优越性！燃料成分AFCPAFCPEMPCMCPCSOFCH2燃料燃料燃料燃料燃料CO毒物毒物毒物燃料燃料CH4毒物稀释剂稀释剂燃料燃料S(H2S或COS)毒物毒物毒物毒物毒物（？）Cl2毒物毒物-毒物毒物LOGO清洁高效新能源清洁高效新能源氢氢 氢能经济氢能经济重量最轻的元素重量最轻的元素导热性最好的气体导热性最好的气体自然界存在最普遍的元素自然界存在最普遍的元素理想的发热值理想的发热值燃烧性能好燃烧性能好无毒无毒利用形式多利用形式多可以多种形态存在可以多种形态存在耗损少耗损少利用率高利用率高运输方便运输方便LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术 尽管目前氢主要是由化石燃料经重整反应而来，而在重整改质过程中也会排放二氧化碳。然而用燃料电池把化学能转化成电能的效率高，产产生同样多的电能，所消耗的燃料就比较少，排生同样多的电能，所消耗的燃料就比较少，排放的二氧化碳自然就少了。放的二氧化碳自然就少了。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术 氢燃料电池技术一直被认为是利用氢能，解未来人类能源危机的 终极方案 LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术工作原理工作原理工作原理工作原理 氢燃料电池本质是水电解氢燃料电池本质是水电解的的“逆逆”装置，主要由装置，主要由3 部分部分组成，即阳极、阴极、电解质。组成，即阳极、阴极、电解质。其阳极为氢电极，阴极为氧电其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。极之间是电解质。阳极反应阴极反应总反应LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术工作原理工作原理 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。就可以向外电路的负载连续地输出电能。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术应用应用LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术发展状况发展状况20世纪世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的于太空和地球之间的“阿波罗阿波罗”飞船就飞船就 安装了这种体积小、容量安装了这种体积小、容量大的装置。大的装置。进入进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。氢燃料电池轿车加一次氢可跑氢燃料电池轿车加一次氢可跑300多公里，时速达每小时多公里，时速达每小时140150公里。公里。目前氢燃料电池的成本是普通汽油机的目前氢燃料电池的成本是普通汽油机的100倍，这个价格是市场所倍，这个价格是市场所难以承受的。难以承受的。波音公司于波音公司于2008年年4月月3日成功试飞氢燃料电池为动力源的一架小日成功试飞氢燃料电池为动力源的一架小型飞机。型飞机。2010年年6月月30日，山东东岳集团向全世界宣告，我国自主研发的日，山东东岳集团向全世界宣告，我国自主研发的氯碱用全氟离子膜、燃料电池膜实现国产化。历经氯碱用全氟离子膜、燃料电池膜实现国产化。历经8年科研攻关，年科研攻关，打破了美国、日本长期对该项技术的垄断。打破了美国、日本长期对该项技术的垄断。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术发展状况发展状况 一次性加满氢燃料后的一次性加满氢燃料后的最大行驶里程约为最大行驶里程约为240公公里里各种氢燃料电池车各种氢燃料电池车LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术发展状况发展状况这款车搭载最新这款车搭载最新 e-flex 氢燃料电池驱动系统，通氢燃料电池驱动系统，通过氢燃料转化成电能作为动力。该车一次续航过氢燃料转化成电能作为动力。该车一次续航里程可达里程可达 483公里，百公里加速仅为公里，百公里加速仅为 8.5 秒。秒。上市时间上市时间 2011 年。年。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术发展状况发展状况这是一款全新的这是一款全新的 2+2 多用多用途途 CUV 车型，搭载氢燃车型，搭载氢燃料电池，最大功率达料电池，最大功率达 136 马力。充满氢燃料马力。充满氢燃料后，续航距离能达后，续航距离能达 600 公里，它的最高车速为公里，它的最高车速为 165 公里公里/小时。上市时小时。上市时间间 2012 年。年。LOGO成本高成本高条件苛刻条件苛刻电解水、电解水、裂解化石裂解化石燃料、分燃料、分解植物等解植物等安全问题安全问题氢燃料电池技术氢燃料电池技术关键技术关键技术制备储存储存运输LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术关键材料技术关键材料技术金属储氢材料金属储氢材料1多孔吸附储氢材料多孔吸附储氢材料2有机液态储氢材料有机液态储氢材料3 在氢能的利用过程中，氢气的储存和运输是其发展和应用过程中遇到的难点之一。目前主要有三类典型储氢材料LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术关键材料技术关键材料技术金属储氢材料通常是指合金氢化物材料，其储氢密度是标态下氢气的1000倍以上，与液氢相同甚至超过液氢。目前，趋于成熟和具备实用价值的金属储氢材料主要有镁系合金和钛系合金等。近年对于多相储氢合金的研究也取得了许多有意义的成果。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术关键材料技术关键材料技术多孔储氢材料具有储氢压力低，储存容器重量轻，形状选择余地在等优点，成为当前储氢材料开发和研究的热点。作为储氢用多也吸附材料基本上可以分为：碳基多孔材料，非碳纳米管类材料，矿物多孔材料和金属有机物多孔材料。LOGO氢燃料电池技术氢燃料电池技术关键材料技术关键材料技术有机液态储氢材料储氢是利用该类物质的不饱和键与氢原子间在一定条件下发生一对互逆反应来完成的。即加氢和脱氢反应，通过加氢反应来实现储氢的过程，相反脱氢反应则实现了放氢过程。研究发现一些有机碳氢化合物可大量可逆吸，放氢，且反应高度可逆，具有可长期稳定使用，体积储氢密度高和易于运输等优点，被认为是适合大规模氢能源储存输送的有发展前途的载体之一。LOGO小结小结 能源，资源及环境问题迫切需要氢能源来化解这种危机，但目前储氢材料的研究大多仍处于实验室的探索阶段，主要集中在新材料的发现方面，对材料的规模化或工业化制备还未及考虑，对不同储氢材料的储氢机理也有待于进一步研究。另外，因为每一种储氢材料都有优缺点，且大部分依据材料的性能都有加合性的特点，而单一的储氢材料的性质也较多地为人们所认识。因此认为，应该研制出集多种单一依据材料依据优点于一体的复合储氢材料是未来储氢材料发展的一个方向！LOGO特别鸣谢：西北有色金属研究院论文特别鸣谢：西北有色金属研究院论文 储氢材料的研究与发展储氢材料的研究与发展感谢百度，感谢李彦宏！感谢百度，感谢李彦宏！结束结束