氫燃料電池技術(shù)背景
氫燃料電池是一種電化學(xué)裝置，可將氫和氧轉(zhuǎn)化為水，在此過程中產(chǎn)生電和熱。它很像一個(gè)電池，當(dāng)你從中吸取能量時(shí)，它可以再充電。它提供直流電壓，可用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燈具和任何數(shù)量的電器。
燃料電池與傳統(tǒng)電池的不同之處在于，活性物質(zhì)（燃料和氧氣）不包含在電池內(nèi)，而是由外部供應(yīng)。純或相當(dāng)純的氫氣將是燃料電池的首選燃料。或者，從碳?xì)淙剂希ㄈ缣烊粴狻⒓淄?、液化石油氣和液態(tài)石油產(chǎn)品）中獲得的不純氫可作為燃料用于燃料電池。
燃料電池是一種電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池將化學(xué)物質(zhì)氫和氧轉(zhuǎn)化為水，并在此過程中產(chǎn)生電能。是一種通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置。每個(gè)燃料電池有兩個(gè)電極，一個(gè)正極和一個(gè)負(fù)極，分別稱為陰極和陽(yáng)極。產(chǎn)生電的反應(yīng)發(fā)生在電極上。
由于全球能源危機(jī)、全球變暖的問題。由于地理?xiàng)l件，每個(gè)地方都無法獲得不同的可再生能源。燃料電池提供了一種替代的高效無污染電源，該電源不會(huì)產(chǎn)生噪音，也不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)部件。預(yù)計(jì)到2050年，全球能源需求將增長(zhǎng)2至3倍。這就要求通過眾所周知的能源，最好是用于商業(yè)開發(fā)的可再生能源，優(yōu)化能源的生產(chǎn)。
原理分析
以電池的運(yùn)行機(jī)理可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池。
按電解質(zhì)種類分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、堿性料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、直接甲醇燃料電池（ DMFC）等。
工作溫度范圍分為低溫型（低于200 ℃）、中溫型（200 ℃～750 ℃）和高溫型（高于750 ℃）燃料電池。通常AFC 、PEMFC為低溫燃料電池，PAFC 、MCFC和DMFC 為中溫燃料電池，而SOFC則為高溫燃料電池。
車用氫燃料電池工作條件不受環(huán)境溫度的影響，在低負(fù)荷或高負(fù)荷下均能高效率工作，輸出高密度電流，無需維護(hù)，還具有很強(qiáng)的耐振性和耐沖擊性，能滿 足這些條件的首推是以純氫氣為燃料的PEMFC。
質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理：
在催化劑作用下，燃料電池陽(yáng)極上的氫分解為質(zhì)子和電子，質(zhì)子穿過隔膜到 達(dá)陰極，電子在外部電路運(yùn)行產(chǎn)生電能。同時(shí)，在催化劑作用下，陰極上的 氧與質(zhì)子發(fā)生化合反應(yīng)生成水 。氫燃料不斷輸入，電化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行，持 續(xù)電流即可帶動(dòng)負(fù)載工作。
燃料電池的類型：
一般來說，所有的燃料電池都有相同的基本結(jié)構(gòu)——一個(gè)電解液和兩個(gè)電極不同類型的燃料電池根據(jù)所用電解液的種類進(jìn)行分類，所用電解液的類型決定了發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的種類和操作的溫度范圍。
對(duì)燃料電池的要求：
1、氫燃料通過場(chǎng)流板流向燃料電池一側(cè)的陽(yáng)極，而氧化劑（氧氣或空氣）則流向電池另一側(cè)的陰極。
2、在陽(yáng)極上，鉑電解槽會(huì)導(dǎo)致氫分解成正電氫離子（質(zhì)子）和帶負(fù)電的電子。
3、聚合物電解質(zhì)（PEM）允許只有帶正電荷的離子才能通過通過它到達(dá)陰極。帶負(fù)電的電子必須運(yùn)動(dòng)沿著外部電路到陰極，創(chuàng)建電流。
4、在陰極，電子和帶正電的氫離子與氧結(jié)合形成水，水從電池中流出。
新技術(shù)優(yōu)勢(shì)與不足分析
優(yōu)勢(shì)：
燃料電池系統(tǒng)是環(huán)保型的。轉(zhuǎn)換效率高。極低的排放。無噪音的操作在居民區(qū)很容易接受。沒有活動(dòng)部件?？稍谌魏挝恢檬褂?。因此，輸電和配電損耗更小。與傳統(tǒng)設(shè)備一樣，不需要冷卻塔。與傳統(tǒng)工廠相比，所需空間更少。
不足：
燃料電池的主要缺點(diǎn)是初始成本高，使用壽命短。
新技術(shù)應(yīng)用案例分析
燃料電池的應(yīng)用可在以下領(lǐng)域進(jìn)行討論。
國(guó)內(nèi)電力；
中央發(fā)電站；
汽車；
特殊應(yīng)用。
就汽車行業(yè)而言，燃料電池是自然清潔劑，低/零排放，燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）是所有車輛中污染最小的。每年減少350萬磅以上的二氧化碳排放量（使用天然氣）。人身安全方面，燃料電池是可靠性和高質(zhì)量的電源，能源安全，堅(jiān)固耐用，安靜運(yùn)行。環(huán)境效益而言，燃料電池可以減少今天的空氣污染，并為將來消除污染提供了可能性，這些燃料電池汽車的唯一副產(chǎn)品是水和熱，輕盈耐用，電池可更換/替代。
鉑是燃料電池的關(guān)鍵成分。鉑催化劑價(jià)格昂貴，所以燃料電池系統(tǒng)的費(fèi)用也很高。燃料電池必須獲得大眾市場(chǎng)的認(rèn)可才能成功。在燃料電池運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生極熱。它必須需要散熱裝置。氫燃料儲(chǔ)存起來很危險(xiǎn)，必須使用氣密壓力容器來儲(chǔ)存氫燃料。潛在的氫燃料具有很強(qiáng)的爆炸性，因此必須謹(jǐn)慎使用。系統(tǒng)大小方面，當(dāng)前燃料電池系統(tǒng)的尺寸和重量必須減小，以獲得市場(chǎng)認(rèn)可，尤其是汽車。
有前途的技術(shù)在不久的將來最適合市場(chǎng)使用，市場(chǎng)廣泛接受，還有很多年才能使用。
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