文档介绍：燃料电池技术现状与发燃料电池技术现状与发
展趋势展趋势
中国科学院大连化学物理研究所
大连新源动力股份有限公司
衣宝廉
2005-6-29
现在生活、生产用能
固定能源:电网的电
(水电、火电、核电、风能发电、太阳能发电等)
移动动力源:以石油为代表的液体燃料(汽车、飞机等)
化学电源-电池(手机、各种小型电动工具)
后石油时代大型移动动力源如汽车动力源如何解决
1)生物燃料如生物柴油、乙醇等
2)开发高比能量的二次电池,发展电动车
3)以氢为能量载体,用燃料电池发电即所谓氢能经济
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氢能时代的能源系统
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燃料电池的原理,工作方式
工作原理及方式工作原理及方式
发电原理:电化学方式
——等温的将贮存在燃料中的化学能直接转化为电能;
工作方式:内燃机方式
——只要供给燃料和氧化剂,就可以连续输出电能;
电压调整与逆变交流用户或并网
氢源
纯氢或重整气0 传感元件、
控制执行
电池组元件与软件
氧源
纯氧或空
气排热
余热利用
热水或发电
水回收及净化
DICP,燃料电池系统 CAS, China
PEMFC电堆关键零部件
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常规五层MEA的制备工艺
常用的制备工艺
先把催化层做到扩散层上制得多孔气体扩散
电极,再通过热压的方法把多孔气体扩散电
极与质子交换膜组合形成MEA
形成常规疏水或亲水催化层型MEA一般是5
XC-72C 层结构电催化剂
Nafion
PTFE PTFE,
喷涂
整平 NIFION涂布热压
烧结干燥干燥
碳纸/碳布扩散层
浸渍
PTFE DICP, CAS, China
目前常用的双极板材料
纯石墨板
优点:具有很好的导电性和抗腐
蚀性,密度小,阻气性能满足要
求
缺点:脆性大易碎、难不易实现
批量加工、成本高
金属板:不锈钢、铝板、钛板
优点:具有良好的导电性和阻气性,机械强度
高、原材料价廉、易于机加工
缺点:容易腐蚀需表面改性。
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燃料电池的分类燃料电池的分类
FC类型电解质工作温度技术状态规模
高度发展,已在航天中成功
AFC KOH 室温-200℃ 1-100kW
应用
高度发展,应用于电动车、
PEMFC 全***璜酸膜室温-100℃ 1-300kW
潜艇等可移动动力源
正在开发,用于微型移动动
DMFC 全***璜酸膜室温-200℃ 1-1000kW
力源
PAFC H3PO4 100-200 ℃高度发展,已用作分散电站 1-2000kW
正在进行现场实验,需延长
MCFC (Li,K)CO3 600-700 ℃ 250-2000kW
寿命,可以用于区域性供电
氧化铱稳定需开发廉价制备技术,用于
SOFC 800-1000 ℃ 1-100kW
的氧化锆区域供电,联合循环发电
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国外碱性燃料电池国外碱性燃料电池(AFC)(AFC)的研究的研究
美国Pratt-Whitney公司为Apollo 航天飞机(Shuttle)用碱
设计的 PC3A电池系统性石棉膜型氢氧燃料电池
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大连化物所大连化物所碱性燃料电池系统碱性燃料电池系统
B型碱性石棉膜氢氧燃料电池
A型碱性石棉膜氢氧燃料电池
主要应用:低空侦察
主要应用:载人航天
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