1.3.1质子交换膜燃料电池的特点及其用途 5

1.3.2质子交换膜燃料电池电催化剂载体 6

1.3.3质子交换膜燃料电池催化剂种类 7

1.3.4质子交换膜燃料电池发展前景 7

1.4本文研究内容 8

第二章模型建立 9

2.1第一性原理 9

2.2MaterialsStudio介绍 9

2.3模型的建立 10

第三章能带结构图与Mulliken电荷分析讨论 21

3.1能带结构图的分析 21

3.1.1石墨烯能带结构的分析 21

3.1.2氮化硼能带结构的分析 25

3.1.3碳化硅能带结构的分析 29

3.2Mulliken电荷分析 33

3.2.1石墨烯Mulliken电荷分析 33

3.2.2氮化硼Mulliken电荷分析 35

3.2.3碳化硅Mulliken电荷分析 39

结论 44

致谢 46

参考文献 47

第一章绪论

1.1燃料电池的研究背景以及意义

20世纪是经济高速发展的时期，在这段时期，以石油、煤炭和天然气为主要的化石能源被大量使用。致使化石能源储藏量不足。除此之外，石油、煤炭的使用产生大量的污染气体,给环境造成严重的污染。因此，西方国家开始寻找新能源，用来替代化石能源，以解决能源不足和环境污染问题。随之出现的可再生能源，如风能、氢能、核能、生物质能、地热能、水能、燃料电池等替代能源逐渐在各方面发挥其作用[1]。其中，燃料电池因其具有能量转换效率高的特点，和不受卡诺循环的限制[2]，并且具有清洁、环保、没有SOx、NOx气体和固体粉尘的排放，以及不需要锅炉、汽轮机等大型设备的特点，故燃料电池发电技术备受人们的青睐。虽然我国可再生能源资源丰富，但是我国人口众多，故相对来说，能源资源比较匮乏[3]。我国总人口占世界总人口的百分之二十；而已探明的煤炭储量居世界第二、石油仅仅只局世界第十一、而天然气也只居世界的第十四[4]。人均能源资源占有量还不到世界平均水平的二分之一[5]，石油仅为十分之一。现如今，我国已成为全球的第二大能源生产国和能源消费国，我国的能源消费量约为世界能源消费量的百分之十，能源需求量不断增长，石油生产供不应求，石油的进口依存度将上升到2006年的百分之四十八点二[6]。中国是世界一次能源消耗量排名第一的国家，总消耗量达到二十九点七二亿吨油当量，所占比例为世界的百分之二十三[7]，但我国人均能源消费量却远低于发达国家的消费水平。我国人均常规能源资源相对不足的问题，是限制中国经济、社会可持续发展因素的其中之一，尤其是石油和天然气不足[8]。

以前，我国的能源生产量和消费量基本上是平衡的，但自从1993年开始，我国开始成为了能源净进口国。中国是一个人口众多的大国,随着现代化事业的发展,对能源的需求将与日俱增[9]。中国未来能源供需的缺口将会越来越大[10],面对未来庞大的能源需求，我国则更需要寻求新能源以替代传统能源，注重节约能源，增加能源利用率，加快可再生能源的开发利用速度[11]。通过转变经济发展模式，调整产业能源结构，大力发展新能源产业，解决能源不足和环境污染的问题，实现经济与社会可持续的、绿色的发展[12]。