PEMFC燃料电池课件

电池类型工作温度/℃燃料氧化剂特点技术状态及应用碱性燃料电池(AFC)室温~200纯氢纯氧能量转化效率高；高比功率；高比能量；但不适合在地面上应用。高度发展，20世纪60年代已在航天中成功应用，可作为特殊地面应用。质子交换膜燃料电池(PEMFC)室温~100纯氢净化重整气氧气空气可室温快速启动；无电解液流失；水易排出；寿命长；比功率与比能量高。高度发展，适用于分散电站、电动车、潜艇推动、各种可移动电源、家庭动力源。已有电动车样车，需降低成本，尽早实现产业化。直接甲醇燃料电池(DMFC)室温~200CH3OH空气正在开发。适宜为手机、笔记本电脑等供电。磷酸燃料电池(PAFC)100~200重整气空气建分散电站运行可靠度高，但启动时间长，成本高，余热利用价值低。高度发展，适用于特殊需求、区域性分散电站。熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)600~700净化煤气重整气天然气空气具有建立分散电站的优势，余热利用价值高。适宜建区域性分散电站，正在进行现场实验，需延长寿命，才能有竞争力，实现商业化。固体氧化物燃料电池(SOFC)800~1000净化煤气天然气空气全固体结构，无使用液体电解质带来的腐蚀和电解液流失问题，可望实现长寿命运行，高工作温度是其技术难点。适宜建造大、中型电站、分散电站，电池结构选择开发廉价制备技术质子交换膜燃料电池在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。在电极上的这些反应如下：阳极：阴极：整体：质子交换膜燃料电池的工作温度约为80℃。在这样的低温下，电化学反应能正常地缓慢进行，通常用每个电极上的一层薄的白金进行催化。每个电池能产生约0.7伏的电，足够供一个照明灯泡使用。驱动一辆汽车则需要约300伏的电力。为了得到更高的电压，将多个单个的电池串联起来便可形成人们称做的燃料电池存储器。22H4H4e22O4H4e2HO2222HO2HO质子交换膜燃料电池应用燃料电池笔记本2013年1月30日丰田推出质子交换膜氢燃料电池汽车根据出货量划分资料来源：FuelCellTodayPEMFC：质子交换膜燃料电池DMFC：直接甲醇燃料电池SOFC：固体氧化物燃料电池MCFC：熔融碳酸盐型燃料电池AFC：碱性燃料电池PAFC：磷酸盐型燃料电池根据发电功率划分2010年全球各技术类型燃料电池发展状况PEMFC特点及研发现状质子交换膜燃料电池工作温度低，适宜于较频繁起动的场合，并具有起动快、功率密度高以及续驶里程长等优点，因此它被认为是车用燃料电池的最佳选择，有望成为取代目前汽车动力的动力源之一。但此电池汽车的成本高、寿命短以及燃料问题严重制约了其商业化。目前PEMFC商业化的最大问题是成本太高。现在它的成本是1000~2000美元/kW，也许很快电池成本会降到200美元/kW，但为了和内燃机竞争，电池成本必须降到50美元/kW。而要降低PEMFC的成本，必须降低三个关键部件(即电极、电解质膜和双极板)的成本。