燃料电池的发展趋势及应用前景综述9.pdf

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1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！第 期櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃殭殭殭殭专论与综述收稿日期：基金项目：安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目（项目编号：，）作者简介：邵明标（），安徽阜阳人，大学本科，讲师，研究方向：化学教育和材料化学。燃料电池的发展趋势及应用前景综述邵明标（阜阳幼儿师范高等专科学校，安徽阜阳）摘要：分析探讨燃料电池的发展趋势及应用前景，为未来燃料电池的发展提出了思考和建议。方法：在参考国内外 余篇最新有关阴极材料研究的基础上，对燃料电池的结构原理、类型、发展现状等进行了简要概述。主要综述了燃料电池的分类

2、，工作原理，研究现状和产业化发展中存在的问题等。最后，对燃料电池的应用前景进行了分析。燃料电池因其能量转换率高、安全环保等特点，对于未来的社会和经济将起到重要的支撑和保障作用，有广阔的应用前景。关键词：燃料电池；发展趋势；新型发电；应用前景中图分类号：文献标识码：文章编号：（）随着全球工业化进程的不断加快，所需化石燃料也越来越多，对环境造成的污染日益加剧，现迫切需要寻找可作为替代品的清洁能源。氢能因其具有热值高、能量转化率高等特点，是一种理想的清洁能源，燃料电池（，）是一种将氢气（）和氧气（）通过电化学反应直接将化学能转化为电能的装置，其反应过程不受卡诺循环限制、无污染、能量转化率高，对环境零

3、污染。因此，受到较多企业的关注，具有较为广阔的应用前景。燃料电池基本简介 燃料电池分类燃料电池种类较多，依据分类方法不同，可以分为多种。根据电解质的类型不同，可分为五类：碱性燃料电池（）、磷酸型燃料电池（）、熔融碳酸盐燃料电池（）、固体氧化物燃料电池（）、质子交换膜燃料电池（），相关性能具体见表。表 燃料电池的分类类型电解质工作温度 电化学效率 燃料碱 性 燃 料 电池（）重整气磷 酸 型 燃 料电池（）重整气熔 融 碳 酸 盐燃料电池（）（，）净化煤气、天然气、重整气固 体 氧 化 物燃料电池（）净化煤气天然气质 子 交 换 膜燃料电池（）含氟质子膜 氢气重整气 燃料电池（）工作原理质子交换

4、膜燃料电池（）是一种新能源发电装置，具有广阔的应用前景。因工作温度低、能量转化率高、启动时间短等特点 ，广泛应用于移动电源、家用电源、电动汽车等领域。如图 所示，质子交换膜燃料电池（）由以下四部分组成：阳极、阴极、电解质及外部电路。阳极：氢气（）在阳极上发生可控催化的化学反应，分离为氢原子核（）和电子；电子再由阳极出发，经外部电路，到达阴极，并最终形成电流；氢原子核（）则存于电解液中，也从阳极出发，透过质子交换膜，最终到达阴极。阴极：氧气（）在阴极发生可控催化反应，与阴极的电子结合，分解成氧分子（），最后再与质子相结合，生成水分子（）。图 质子交换膜燃料电池（）工作原理示意图 燃料电池国内外研

5、究现状分析燃料电池起源于 年，于 年公开发表并提出“气体电池”的原始模型，被称为“燃料电池之父”，其所使用的实验装置也被称为燃料电池的第一个装置，气体电池的工作原理为燃料电池的诞生奠定了理论基础。燃料电池因制造成本、电极材料、市场等限制，多年来未受重视。直至 世纪 年代，随着卫星和太空宇宙飞船等领域的迅猛发展，使得燃料电池技术再次得到重视，加之能源匮乏和环境污染等问题的日益突出，使得燃料电池技术得到了合理的开发。我国燃料电池技术研究始于 世纪 年代末，到 年代出现了第一次研究高峰，主要用于航天航空领域的碱性燃料电池（），如肼 空气、氨 空气、乙二醇 空气燃料电池等。到了 年代，我国燃料电池研究

6、一度处于低潮期，自 年代以邵明标：燃料电池的发展趋势及应用前景综述欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！山 东 化 工来，随着国外燃料电池技术的不断发展，在国内掀起了新一轮的研究热潮，但截止目前，我国的燃料电池技术与国外相比仍有差距，整体产业处于研发和小规模示范运行阶段。尽管通过国家相关政策的扶持，已初步掌握了燃料电池电堆和关键材料、动力系统等的核心技术，但在关键材料的开发使用及工艺等方面与国外相比仍有明显差距 。燃料电池产业化发展存在问题随着环境问题的日益突出，人们迫切需要寻找既有较高的能源利用效率，而又不对环境造成污染的新能源，而

7、燃料电池是比较理想的发电技术。燃料电池的特点既可应用于军事、航空航天等领域，也可应用于民用，如机动车、移动设备等领域。伴随着燃料电池技术的不断突破和创新，燃料电池的小型化设计因符合市场的需求，也成为燃料电池的发展方向之一，可作为笔记本电脑、照相机、无线电电话等携带型电子产品的电源。但我国在燃料电池技术研究方面仍存在一些问题，如：过多对燃料电 池 应 用 方 面 进 行 研 究，而 对 质 子 交 换 膜 燃 料 电（）的市场化尚未进行实现研究，而燃料电池的发动机、备用电源、电站等项目，都只是由政府买单的研发 示范项目，距离实现商业化还有较大差距。而燃料电池能否顺利实现商业化，是能否实现节能环保

8、的重要保障。此外，研究燃料电池技术所需的成本（如资金、材料、催化剂等问题）和燃料电池使用寿命，同样是影响其能否实现商业化的重要保障 。燃料电池应用前景分析 燃料电池技术的实用性已经得到业界公认，尽管目前还存在一些问题，如燃料电池的研发与利用等方面，但作为较为理想且能达到零污染的清洁能源，燃料电池技术研究及应用已急剧增加。随着对燃料电池成本的控制和氢能技术的不断发展，其应用领域也正不断拓宽，并形成良好的良性循环，燃料电池商业化进程中的问题也将会逐步得到解决。此外，随着我国政府对燃料电池技术的高度关注，也使得研究单位越来越多，且具有多年的人才储备和科研积累、产业部门的兴趣也不断增加等，这些都将为我

9、国燃料电池技术的高速发展带来了无限的生机。结论燃料电池技术研究对于缓解能源危机和环境污染具有重大的战略意义，尽管现阶段仍有很多技术难题需要克服，如在技术及商业化推广等方面。但相信随着燃料电池技术研究的不断发展，都将会得到解决，而燃料电池因其能量转换率高、安全环保等特点，对于未来的社会和经济将起到重要的支撑和保障作用，逐渐成为未来能源发展的重要方向之一。参考文献 毛宗强 氢能 世纪的绿色能源 北京：化学工业出版社，候 明，衣宝廉 燃料电池技术发展现状与展望 电化学，（）：崔胜民 新能源汽车技术解析 北京：化学工业出版社，付甜甜 电动汽车用氢燃料电池发展综述 电源技术，（）：王 菊，朱心怡 国内外

10、燃料电池汽车示范与应用情况综述 太阳能，（）：徐自亮，余 英，李 力 氢燃料电池应用进展 中国基础科学，（）：胡庆松 氢燃料电池的研究进展 汽车实用技术，（）：王吉华，居钰生，易正根，等 燃料电池技术发展及应用现状综述（上）现代车用动力，（）：刘建国，孙公权 燃料电池概述 物理，（）：，（）：周 银，马桂君，刘红芹，等 固体氧化物燃料电池材料的研究进展 化工新型材料，（）：，：，：洪 涛，王 瑶，夏长荣 固体氧化物燃料电池的纳米结构阴极的稳定性 无机材料学报，（）：姚 杰，苗 鹤，王蔚国 取代对固体氧化物燃料电池阳极材料 微结构、性能的影响 材料导报，（）：，：郑 尧，周 嵬，冉 然 钙钛矿型

11、固体氧化物燃料电池阳极材料 化学进展，（）：，：，：刘 涛 中温固体氧化物燃料电池 （）阴极材料的制备与性能研究 无机材料学报，（）：，：吕 世 权，齐 春 玉，张 翼 红 中 低 温 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 （，）电解质的性能研究 吉林师范大学学报，（）：，：黎步银，刘 佳，黄兆祥（）粉末的熔盐法合成及其电解质导电性研究 功能材料，（）：何志平，卢丹丽 掺杂 作为中温固体氧化物燃料电池阴极材料的研究 中国陶瓷，（）：，（）：，：，：，：，：年第 卷欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网整理，如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档！第 期 ，：，：，：，：，（），：，

12、：，：，：，：，：（本文文献格式：邵明标 燃料电池的发展趋势及应用前景综述 山东化工，（）：櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇櫇）（上接第 页）于一方面较高的含量会使聚醚多元醇产品在生产过程中平均相对分子质量下降，不饱和度增加，使得形成的大分子的规整性变差，分子间作用力减弱，结晶性变差，力学性能下降；另一方面由于能促进异氰酸酯基与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯支链或交联的副反应，使得交联密度增加，使得伸长率降低、撕裂强度降低，弹性模量提高。同时，低含量形成的聚氨酯大分子的规整性好，副反应少，交联密度低，使得制品的耐磨性提高，使用寿命增强

13、。表 聚醚多元醇中含量对弹性体性能的影响性能参数 （含量 ）（含量 ）（含量 ）硬度 邵 拉伸强度 伸长率 定伸应力 直角撕裂强度（）裤型撕裂强度（）回弹 磨耗 结论（）聚醚多元醇中过高会催化预聚体反应过程中副反应发生，导致合成预聚体的黏度增大，且在 固化的体系中，可操作时间变短，工艺操作性变差，甚至产生暴聚现象。含量小于 可保证预聚体反应平稳，下预聚体稳定较好，凝胶时间长，工艺操作性好。（）聚醚多元醇中含量的增加，导致异氰酸酯基与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯支链或交联的副反应程度变大，使预聚体中含量下降较快，导致反应的重复性和产品的贮存稳定性差。（）相同含量对不同种类聚醚多元醇的影响有着明显

14、差异，当 含量为 时，对 的影响最大，其次是，过高的含量进一步催化了高活性聚醚多元醇的反应活性，导致升温速率过快使得预聚体变黄，测定值与设计值偏差过大，严重的还导致预聚体暴聚为固体。（）较高的含量一方面会使聚醚多元醇产品在生产过程中平均相对分子质量下降，不饱和度增加，另一方面使预聚体产生脲基甲酸酯和缩二脲交联键，使相对分子质量分布范围扩大，化学结构的规整性差，导致弹性体力学性能下降，磨耗增大，影响弹性体使用寿命。参考文献 钟发春，傅依备，尚 蕾，等 聚氨酯弹性体的结构与力学性能 材料科学与工程学报，（）：向 平，张成彬，张 均，等 不同异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成与性能研究 化 工 新 型 材 料，（）：慕朝师，黄科林，李克贤，等 聚醚多元醇的研究进展 化工技术与开发，（）：代青华，刘秀生，黄 虹，等 聚氨酯预聚体黏度的影响因素探究 材料保护，（）：于剑昆，赵 巍，庄 远 聚醚多元醇的合成研究进展 化学推进剂与高分子材料，（）：谢富春，朱长春，张玉清 聚醚型聚氨酯弹性体力学性能的研究 塑料工业，（）：（本文文献格式：代金辉，张 宾，李英乾，等 聚醚多元醇离子含量对聚氨酯弹性体的影响 山东化工，（）：，）邵明标：燃料电池的发展趋势及应用前景综述