文档介绍：质子交换膜燃料电池用双极板文献综述
摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFC) 具有高效环保、比能量和比功率高、启动快等诸多优点, 被看作是未来重要的新型能源。双极板作为PEMFC 的关键组件之一, 同时也是制约 PEMFC 发展的因素之一, 因此研究和开发新型的双极板材料对于 PEMFC的发展有着至关重要的作用。综合阐述了目前几类用于制备 PEMFC 双极板的材料及其制备工艺,对其各自的利弊做出了分析。
关键词:质子交换膜燃料电池;复合双极板;石墨;树脂
Abstract: Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), with advantages such as high efficiency and environmental protection、high specific energy and power、and starts fast, is regarded as a new important energy in the future. The research and development of materials used to prepare bipolar plates are very important for PEMFC, because bipolar plates are one of the ponents and factors that restrict the development of PEMFC. Comprehensive elaborate for the preparation of the current PEMFC bipolar plate material and its preparation process ,advantages and disadvantages of materials pared and analyzed.
Keywords: proton exchange membrane fuel cell; composite bipolar plate; graphite; resin;
前言
在当今能源紧缺的时代,能源对于社会经济发展以及环境保护提出了巨大的
挑战。据世界能源组织调查显示,包括煤,石油,天然气等在内的矿物质能源将在未来的100~200年内耗尽,新的能源技术将被不断的开发并利用,寻找性价高的新能源成为各国研究者的首要任务。燃料电池是一种可以高效地将燃料和氧化剂转化为电能的发电装置。1839年英国科学家首先介绍了燃料电池的原理性实验。20世纪60年代首次应用在美国航空航天管理局的阿波罗登月飞船上作为辅助电源,为人类登上月球作出了积极的贡献,燃料电池的研究进入了快速发展阶段,称之为燃料电池开发的空间时代。1973年,在全球能源危机的刺激下,为了提高能源利用率,燃料电池的研究与开发掀起新高潮。这一时期称为燃料电池开发的能源时代。20世纪80年代末期,环境污染问题逐步恶化。1987年,美国公布了来自发电站和交通运输方面的废气,如CO、NOx、SOx、粉尘等污染物且总量超过大气中污染物的90%,以提高能源利用率,减少环境污染为目标的燃料电池研究开发工作引起了各国政府及科学家的重视,促进了燃料电池开发的环境时代的到来。1993年,加拿大Ballard电力公司展示了一辆零排放,最高时速为72Km/h、以质子交换膜燃料电池为动力的公交车,引发了全球性燃料电池电动汽车的研究开发热潮[1]。发达国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目,企业界也纷纷斥以巨资,从事燃料电池技术的研究与开发,现在已取得了许多重要成果,使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电机汽车上[2]。燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环境的绿色革命。如今,在北美、日本和欧洲,燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段,将成为21世纪继火电、水电、核电后第四代发电方式[3]。燃料电池种类繁多,性能各异,其中质子交换膜电池具有无噪声、零污染、无腐蚀、寿命长、工作电流大抗震性好,低温启动快和工作温度低等特点,使质子交换膜燃料电池与现实生活息息相关,可用于分散式供电、供热源和军用、民用便携式电源,也可以用做燃料电池汽车的动力源。在未来以氢作为主要能量载体的氢能时代,质子交换膜燃料电池具有十分广阔的应用前景。
1 质子交换膜燃料电池简介
燃料电池是一种能量转换装置,集能量存储和转换于一体,不经过燃烧,直接通过电化学反应将存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的装置。燃料和空气被分别送入燃料电池的两极,经过催化反应电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和