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3.2.1 石墨纳米笼负载铂钌合金纳米颗粒 17
3.2.2 电催化剂电化学性能表征 19
4 结论 22
致谢 23
参考文献： 24
1 前言
1.1 燃料电池
燃料电池(Fuel cell)是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断转化成电能的电化学装置。燃料电池是一个复杂的系统，由燃料和氧化剂供应系统、水管理系统，热管理系统以及控制系统等几个子系统组成而普通意义的电池只是简单的将存储在特定容器中的储能物质的化学能转变为电能的能量转换装置，燃料电池的活性物质是存储在电池之外的，只需要不断的供给燃料和氧化剂就能一直发电，而普通的电池的活性物质一旦消耗完毕，电池寿命及告终止，必须丢弃或再生[1-34]。
燃料电池具有以下几项特点[1]。
(l)效率高:燃料电池依照电化学原理直接将化学能转化为电能，理论上，它的整体热电合并(Combined Heat and Power，CHP)效率达到90%以上。然而由于各种极化的限制，目前正在使用的燃料电池实际的电能转换效率均在40-60 %之间，若热电合并则效率可达80 %。与其他形式的发电技术相比，平均单位质量燃料所能产生的电能，除了核能发电以外，其他发电技术均望其项背。
(2)噪音低:目前普遍采用的发电技术中，包括火力发电、水力发电、核能发电等，主要装置仍以大型涡轮机为主，基本上是一种结构复杂高速运转机械，运
转过程噪声非常大，相对地，燃料电池结构简单而且没有转动组件，可以安静地将燃料转化为电能。实验证明，距离40 kw磷酸燃料电池发电机4.6米的噪声值为 60 dB;而4.5 MW和 11 MW的大功率燃料电池发电机组的噪声值低于55 dB。
（3）占地面积小、建造时间短:由于燃料电池发电厂没有常规火力发电厂那样复杂的锅炉、汽轮发电机等庞大的成套设备，用水量也很少，所以使占地面积和工程量大大减少，再加上电池组件化，设计、制造、组装都十分方便，建设周期短，扩建也容易，可以完全根据实际需要分期筹建。对于容量为几百千瓦的燃料电池发电站而言则更加容易。
(4)污染小:燃料电池以氢气为主要燃料，以化石燃料来提炼富氢燃料作为燃料电池的燃料时，制取过程中二氧化碳的排放量比热机过程减少40 %以上，可以减缓地球的温室效应。其次，由于燃料电池所使用燃料气体在反应前必须脱硫，而且燃料电池发电不经过燃烧，所以它几乎不排放硫的氧化物与氮的氧化物，减轻了大气的污染。
(5)所用燃料广泛:全球正以非常快的速度耗尽几十亿年来大自然贮存的能源与资源，煤炭、石油等化石燃料及天然气基本上属非再生资源且无法补充，而核能的安全性倍受质疑，太阳能的能量密度低是否能够真正取代现有能源使用方式，还是个问号。对燃料电池而言，只要有氢原子的物质都可以作为燃料电池的燃料来源，例如天然气、石油、煤炭、沼气、酒精、甲醇等，因此燃料电池非常符合能源多元化，可以减缓主流能源的耗竭。
(6)用途广:燃料电池的发电容量由单节电池的功率与数目决定，无论发电规模大小均能保持高发电效率，因此，机组大小与发电规模具有弹性。目前燃料电池所能提供的功率范围在10KW-1000MW之间。因此，可应用的产品特别多，包括便携式电脑、车辆电源、现场型汽电共生发电厂、分散型发电站及集中型发电厂。此外，与传统电池相比，燃料电池具有“能量密度高”、“无需充电”、“使用时间长”等特点。因此，目前许多厂商积极开发微型燃料电池以取代现有电池作以石墨烯为载体的直接甲醇燃料电池阳极电催化剂研究为便携式电子产品的电源。