最近几十年来,由于金融危机、能源危机、人类对于全球变暖意识的提高等等的因素,所以在全球范围内新能源的研发被得到重视。各个国家对于的新能源的投入也大幅度的增加,新能源的种类和产量也得到的提升[1]。

1。2 氢能简介

新能源的发展核心是可再生能源,为了可以很好的解决经济、能源的短缺和环境污染之间矛盾的加剧,发展高效、清洁、可持续发展的可再生能源的技术是当务之急。目前,氢能源被认为是可代替石油的能源之一。氢能是可以通过一些方法从其他的能源中制取的,氢能被广泛的认为是清洁能源[2]。

氢能就是指氢气和氧气反应时产生的能量,氢能是可再生的能源。在工业上,生产氢的方法有很多,比较常见的有电解法、烃类裂解法、烃类蒸汽转化法、炼厂气等。氢能具有的优势诸多,如:

(1)安全环保:氢气泄漏到空气中会自动消散,不会聚集在一起,不会有易燃易爆的危险。氢气也是很安全的气体,它是没有毒的,吸入体内不会让人中毒。氢气发生燃烧,其产物仅仅就只有水,并不会对环境造成污染。论文网

(2)高温高能:燃烧氢气时,火焰可以高达2800,比其他常规的气体和液体都要高。

(3)热能集中:燃烧的火焰热损失少,并且利用率高。

(4)循环再生:氢能是来源于水的,燃烧之后又变回水。

(5)催化特性:可以提升反应的速度,促进反应的完全,有着节能减排的功效。

(6)来源广泛:氢气可以通过电解水来制取。

(7)即产即用:通过先进的控制设备,需要时就可以供气,不需要提前制取,储存氢气。

(8)适用范围广:需要燃烧的地方基本都可以使用氢气[3]。

1。3 燃料电池简介

燃料电池是一种可以把燃料中的化学能转化为电能的一种装置,燃料电池比其它的一些新型发电装置效率更高、污染小、重量轻等优势,所以可以做成方便携带的电子产品中的小电池,也可以用在小型集中供电和分散式供电的系统中。

一、燃料电池的原理

燃料电池可以被认为是一个“小型加工厂”,我们把燃料输送进去,通过这个装置便可以有电的产生,如图1-1所示的是一个燃料电池的简易装置[4]。它和传统发电装置的区别之处在于燃料电池的燃料并不会消耗掉,所以燃料电池的作用就是把燃料之中的化学能转换成为电能。在燃料电池中,只会发生化学反应,所以是没有燃烧反应发生的,因此燃料电池能量交换的效率并不会因此受到卡诺循环的限制。

燃料电池的工作方式和其他传统电池的工作方式也是不同的。燃料电池的氧化物和燃料是装在燃料电池外面的罐子中的;燃料电池需要不断的氧化物和燃料才可以运转,所以燃料电池的效率取决于罐子的存储量。

燃料电池中氢气的反应可以被分成2个化学反应式(1-1)和(1-2):

把这两个反应发生的地点通过电解质分成两个部分,两个反应分开进行,燃料反应得到的电子,会在上面两个反应还未完全进行完通过导线流出(形成电流)并向外面做功。

图1-1一个简单的燃料电池

二、燃料电池的分类

燃料电池发展至今,可以根据不同电解质的材料、使用的环境温度、抗毒性等,有许多种不同的分类,每种分类都是根据燃料电池不同特性进行区分的,常见的是按照电解质材料进行分类,它的5个分类和一些特性的比较如表1-1所示[5]。

表1-1 燃料电池主要性能参数的比较

电池类型

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