1序言

为解决能源短缺。环境污染等问题,开发清洁。高效的新能源和可再生能源已十分紧迫。氢能因燃烧热值高。污染小。资源丰富成为新能源的对象,氢燃料电池作为氢能利用的有效手段,已被美国时代周刊评为21世纪有重要影响的十大技术之一。

2氢燃料电池工作原理

燃料电池论文网本质是水电解的逆“装置,主要由3部分组成,即阳极。阴极。电解质,如图1[3]。其阳极为氢电极,阴极为氧电极。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。

以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,其工作原理如下:

(1)氢气通过管道或导气板到达阳极;

(2)在阳极催化剂的作用下,1个氢分子解离为2个氢质子,并释放出2个电子,阳极反应为:

H2→2H++2e。

(3)在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,在阴极催化剂的作用下,氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水,阴极反应为:1/2O2+2H++2e→H2O

总的化学反应为:H2+1/2O2＝H2O

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,就可以向外电路的负载连续地输出电能。

3PEMFC的特点及研发应用现状

燃料电池种类较多,PEMFC以其工作温度低。启动快。能量密度高。寿命长等优点特别适宜作为便携式电源。机动车电源和中。小型发电系统。

PEMFC发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外,还包括单体电池层叠时为防止汽。水泄漏而设置的密封件,以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括:燃料及氧化剂贮存及其循环单元,电池湿度。温度调节单元,功率变换单元及系统控制单元。图2是一个典型的PEMFC发电系统示意图[4]。

(1)PEMFC作为移动式电源的应用

PEMFC作为移动式电源的应用领域分为两大类:一是可用作便携式电源。小型移动电源。车载电源等。适用于军事。通讯。计算机等领域,以满足应急供电和高可靠性。高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池。笔记本电脑等便携电子设备。军用背负式通讯电源。卫星通讯车载电源等。二是用作自行车。摩托车。汽车等交通工具的动力电源,以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看,PEMFC是技术最成熟的电动车动力电源。

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