MaterialsStudio二维硫化钼边活性研究(5)
1。3。5 燃料电池中电产生的4个主要步骤
1。反应物输送：持续提供所需的燃料和氧化剂；
2。电化学反应：电化学反应速率直接影响燃料电池的电流大小；
3。离子与电子传导：燃料电池参与反应时，为保证两端电荷平衡，一端电极产生电子或者离子时，另一端电极则需要消耗相同数量的电子或中离子；
4。生成物去除：燃料电池反应会有副产物的生成，应当及时排出[7]。
1。3。6 实际燃料电池特性
实际燃料电池电流和电压的输出关系呈反比例关系，并且会限制相应总功率的释放。随着燃料消耗量的增大，输出电流也相应增大。因此，单位电功率随着电压的下降而下降。
由于损耗，实际的燃料电池性能比理想的差，主要损耗类型是[7]：
1。活化损耗：电化学反应引起的损耗；
2。欧姆损耗：离子和电子在传导过程中引起的损耗；
3。浓度损耗：质量在传输过程中引起的损耗。
1。4 质子交换膜燃料电池(PEMFC)概述
比较发展至今的各类燃料电池，PEMFC可以称得上是目前最具发展前景的，其与逆向的水电解装置有着同样的原理[9]。
1。4。1 质子交换膜燃料电池工作原理
图1-3 质子交换膜燃料电池原理
其内部组成除了和普通电池一样具有阴极以及阳极外，还有一层薄薄的质子交换膜，阳极下，氢燃料进行氧化，阴极下，氧化剂进行还原，催化剂在阳极和阴极都存在，质子交换膜不再是简单的一层薄膜，而是充当起电解质的角色[9]。工作情况下，与电路中的直流电源作用类似，阳极代表电源负极，阴极代表电源正极[9]。
1。4。2 质子交换膜燃料电池优点
我们从传热学中知道，在燃烧情况下，卡诺循环中的热效率是所以循环中最高的，但即便是卡诺循环，其热效率根本无法达到100%，而由于燃料电池没有燃烧参与，能量转换率高；由于无污染同时在当前的模块化技术下的高可靠性，其前景广阔[10]。与之前的水力发电对地理环境的严苛要求，火力发电对空气的污染，核电的铀提取的困难相比，燃料电池的种种优越性使其成为最新的可实现发电技术[10]。文献综述
通常，质子交换膜燃料电池中的电堆系统作为发电系统的心脏对燃料电池极为重要。
由于PEMFC可以快速起动，对工作环境的要求远比目前其他的发电设备要宽松，单位质量或在单位体积下功率更大，同时操作方便这样的诸多优点，成为许多大型基站的首选。
1。4。3 国内外研究现状
1。4。4 阻碍商品化应用原因
虽然PEMFC有着其他能源难以比拟的优点，理论与技术上也日渐成熟，然而与石油等相比，成本上仍然贵上10数倍，无法像现有能源那样被大众所接受，价格的居高不下使得其实际的应用还没有定期[20]。之所以现有的燃料电池造价如此之高，除了是现有的组装工艺不像传统能源成熟外，Pt类贵金属的昂贵单价是导致燃料电池成本高的重要原因，例如使用贵金属铂作为催化剂，昂贵的质子交换膜及石墨双极板加工成本等，导PEMFC致成本约为汽油、柴油发动机成本的10~20倍。我们必须大幅度降低造价成本，只有这样，燃料电池实用化才不会成为一句空谈，而这需要更多的实验与新的材料合成技术使性能进一步提高的出现[21]。
1。4。5 质子交换膜应用前景
质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，未来必定大有可为。在多年的理论研究到今天的逐步实用规模化生产，其作为汽车动力，在功率和体积上已经可以与传统动力相当，并且，在船舶上已经有诸多的运用[19]，除此之外，在便携电源方面，已经可以应用化生产，在发电系统的研究也取得了一定成果。在军事领域，作为潜艇的推动力是PEMFC的一个重大应用，在这方面，美国的AP公司，荷兰、俄罗斯以及德国海军都投入大量资源开发PEMFC系列产品；同样PEMFC也在通信电源以及备用电源方面因为其高度的可靠性、单位体积小、隐蔽性强等方面的优越性而有了用武之地；在航空航天领域，Hamiltion标准公司研制的再生式燃料电池（RFC）作为太阳能发电的副能源，因为其与传统能源相比寿命更长，充电速度更快，能量密度更大的突出优势而备受青睐；在超级移动装备（EMU）电源装置上也肯定大有作为[22]。就备用氢能发电系统而言，除质子交换膜燃料电池单电池、电堆质量、效率和可靠性等基础研究外，其主要在集成制造技术方面的发电机得到应用。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-