電化學(xué)進(jìn)展綜述

1、馬厚義山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2007年9月電化學(xué)的一些研究進(jìn)展 銅制的圓筒銅制的圓筒陶瓷壺陶瓷壺 在中東巴格達(dá)的一個(gè)建筑工地上，發(fā)掘出一個(gè)特大的石棺。里面盡是些銅管、鐵棒和陶瓶之類的東西。 科學(xué)家卡維尼格仔細(xì)研究這些管子，發(fā)現(xiàn)一根直徑26厘米的銅管內(nèi)有一根由瀝青包裹的鐵棒，下端3厘米高的瀝青層將銅、鐵完全隔開(kāi)來(lái)。于是他把這根管子放入出土的陶瓶里，再向瓶里倒進(jìn)了酸性葡萄酒，奇跡出現(xiàn)了，這個(gè)裝置竟發(fā)出電來(lái)，且發(fā)電持續(xù)了18天之久。據(jù)他分析這種電池的化學(xué)原理與伏打電池如出一轍，是古代人用電解法為雕像或裝飾品鍍金而特制的。難道古代人竟在伏打出生前一二千年就已經(jīng)制造出了“伏打電池”？這真是一個(gè)千古之謎啊

2、！ 到了到了1780年，意大利的解剖學(xué)家年，意大利的解剖學(xué)家Luigi Galvani 在解剖在解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)不同金屬的兩端接觸青蛙時(shí)有電流通過(guò)，青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)不同金屬的兩端接觸青蛙時(shí)有電流通過(guò)，這種電流稱為動(dòng)物電。這個(gè)現(xiàn)象被同國(guó)的物理學(xué)家這種電流稱為動(dòng)物電。這個(gè)現(xiàn)象被同國(guó)的物理學(xué)家Alessandro Count Volta 進(jìn)行了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，并研制成功進(jìn)行了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，并研制成功了了“伏打電堆伏打電堆”電化學(xué)最古老的一個(gè)定義為電化學(xué)最古老的一個(gè)定義為所謂電化學(xué)即是化學(xué)的一部分，所謂電化學(xué)即是化學(xué)的一部分，是研究物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)與電的是研究物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)與電的關(guān)系的科學(xué)關(guān)系的科學(xué)2、電化學(xué)的定義、電化

3、學(xué)的定義電化學(xué)工業(yè)電化學(xué)工業(yè)電化學(xué)工業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中電化學(xué)工業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位占有非常重要的地位。如電解食鹽水制取如電解食鹽水制取ClCl2 2、H H2 2和和NaOHNaOH等基本化工等基本化工原料的原料的氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)、利用電解法制取金屬的、利用電解法制取金屬的電冶電冶金工業(yè)金工業(yè)、用電解法合成某些有機(jī)物的、用電解法合成某些有機(jī)物的電合成工電合成工業(yè)業(yè)和和電解加工工業(yè)電解加工工業(yè)等。等。電鍍工業(yè)電鍍工業(yè)電鍍產(chǎn)品在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用是非常廣泛的，電鍍產(chǎn)品在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用是非常廣泛的，如下列一些產(chǎn)品如下列一些產(chǎn)品電鍍器件電鍍器件電鍍的電鍍的24K金戒指金戒指熠熠生輝的工藝品

4、電鍍?cè)诠に嚻贩矫娴膽?yīng)用現(xiàn)在一直在使用的也是現(xiàn)在一直在使用的也是最古老的最古老的鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池使用方便的使用方便的鋅錳干電池鋅錳干電池一些新型的電池一些新型的電池鋰離子手機(jī)電池鋰離子手機(jī)電池超薄型的鎳氫電池超薄型的鎳氫電池二、現(xiàn)代電化學(xué)與材料科學(xué)二、現(xiàn)代電化學(xué)與材料科學(xué) 現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基本條件之一，就是新現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基本條件之一，就是新材料的開(kāi)發(fā)和利用，材料科學(xué)的發(fā)展與突破將對(duì)世界經(jīng)材料的開(kāi)發(fā)和利用，材料科學(xué)的發(fā)展與突破將對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的影響?，F(xiàn)代電化學(xué)與材料科學(xué)濟(jì)和社會(huì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的影響?，F(xiàn)代電化學(xué)與材料科學(xué)的關(guān)系空前密切，它們相互交叉、滲透，相互促進(jìn)

5、、發(fā)的關(guān)系空前密切，它們相互交叉、滲透，相互促進(jìn)、發(fā)展，形成了許多前沿性和交叉性的研究熱點(diǎn)。展，形成了許多前沿性和交叉性的研究熱點(diǎn)。1 .1 .現(xiàn)代電化學(xué)技術(shù)已成為材料科學(xué)研究不可缺少現(xiàn)代電化學(xué)技術(shù)已成為材料科學(xué)研究不可缺少的重要方法的重要方法2 .2 .新材料的開(kāi)發(fā)推動(dòng)了電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展新材料的開(kāi)發(fā)推動(dòng)了電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展小結(jié)小結(jié) 目前，世界各國(guó)對(duì)各種功能材料的研究和開(kāi)發(fā)異?；钴S，功能材料在現(xiàn)代高新技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。如高反射、高吸收、高擇優(yōu)取向、多晶、微晶、無(wú)定形、高催化性能、納米材料、生物活性材料、導(dǎo)電聚合物、聚合物金屬化、半導(dǎo)體、鐵電材料、高密度磁記錄材料等。在這些材料的制備過(guò)程中

6、，大量使用了電沉積技術(shù)和陽(yáng)極溶解技術(shù)。主要是通過(guò)共沉淀或誘導(dǎo)沉積的方法，獲得復(fù)合型功能材料，并利用電化學(xué)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代功能新材料進(jìn)行表面超微加工，改性和修飾。1、電化學(xué)技術(shù)是材料科學(xué)研、電化學(xué)技術(shù)是材料科學(xué)研 究不可缺少的重要方法究不可缺少的重要方法a、電化學(xué)能源改性的金屬材料、復(fù)合無(wú)機(jī)材料及各種聚合物材料等的研究和開(kāi)發(fā)，形成了各種高性能的新型能源材料，包括正極、負(fù)極、隔膜及電解質(zhì)，推出了大量新型電池。這些新型電池又促進(jìn)了當(dāng)今攜帶電器的迅猛發(fā)展，并能消減汽車尾氣對(duì)城市環(huán)境的威脅?？沙涫芥嚉涫謾C(jī)電池可充式鎳氫手機(jī)電池一次性鋰電池由于大量新材料，特別是復(fù)合材料新體系的不斷由于大量新材料，特別是復(fù)合材料

7、新體系的不斷涌現(xiàn)，采用各種現(xiàn)代表面研究方法特別是一些新涌現(xiàn)，采用各種現(xiàn)代表面研究方法特別是一些新的或?qū)Ｓ眉夹g(shù)研究相關(guān)界面的穩(wěn)定性、表面鈍性的或?qū)Ｓ眉夹g(shù)研究相關(guān)界面的穩(wěn)定性、表面鈍性及破壞行為的研究層出不窮，諸如微電化學(xué)技術(shù)及破壞行為的研究層出不窮，諸如微電化學(xué)技術(shù)以及其它各種微探針技術(shù)等，從而獲得不少有關(guān)以及其它各種微探針技術(shù)等，從而獲得不少有關(guān)鈍性及其破壞過(guò)程的信息，有助于深化對(duì)鈍性的鈍性及其破壞過(guò)程的信息，有助于深化對(duì)鈍性的認(rèn)識(shí)。認(rèn)識(shí)。d、化學(xué)和生物傳感器、化學(xué)和生物傳感器 化學(xué)和生物傳感器在現(xiàn)代電分析方法中化學(xué)和生物傳感器在現(xiàn)代電分析方法中是最熱門的一個(gè)研究領(lǐng)域，其關(guān)鍵是傳是最熱門的一個(gè)

8、研究領(lǐng)域，其關(guān)鍵是傳感器材料問(wèn)題。大量新型復(fù)合材料，用感器材料問(wèn)題。大量新型復(fù)合材料，用于制備各種各樣的于制備各種各樣的化學(xué)和生物傳感器化學(xué)和生物傳感器，如如ZrO2,Pt/WO3,SnO2/MnO2,CuFeO4(納納米米)SrFeO2.5, PVD/CVD膜材料，膜材料，化學(xué)場(chǎng)效化學(xué)場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)管、化學(xué)修飾電極化學(xué)修飾電極（自組裝膜和（自組裝膜和LB膜）膜）等。等。近年來(lái)，已開(kāi)發(fā)出不少可應(yīng)用于生物體系的近年來(lái)，已開(kāi)發(fā)出不少可應(yīng)用于生物體系的電催化材料、微傳感器材料、修飾電極材料及電催化材料、微傳感器材料、修飾電極材料及生物活性材料等，如過(guò)渡金屬絡(luò)合物、生物活性材料等，如過(guò)渡金屬絡(luò)合物、DNA

9、電極、酶電極、維它命等。此外還推出大量電極、酶電極、維它命等。此外還推出大量形成新穎的電活性導(dǎo)電聚合物，可望應(yīng)用于形成新穎的電活性導(dǎo)電聚合物，可望應(yīng)用于生命科學(xué)、能源、信息科學(xué)及其它領(lǐng)域，這生命科學(xué)、能源、信息科學(xué)及其它領(lǐng)域，這些都將促進(jìn)電化學(xué)新技術(shù)用于生物些都將促進(jìn)電化學(xué)新技術(shù)用于生物/生命過(guò)程生命過(guò)程的研究。的研究。 此外，對(duì)于金剛石材料進(jìn)行改性處理而制成的金此外，對(duì)于金剛石材料進(jìn)行改性處理而制成的金剛石薄膜可具有絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體等不同的性質(zhì)，剛石薄膜可具有絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體等不同的性質(zhì)，它在新型的電極材料、微電化學(xué)傳感器方面引起了人它在新型的電極材料、微電化學(xué)傳感器方面引起了人們的

10、極大興趣；離子及混合導(dǎo)電陶瓷材料可在二次電們的極大興趣；離子及混合導(dǎo)電陶瓷材料可在二次電池、固態(tài)氧化物燃料電池、特殊環(huán)境下的防腐蝕、氣池、固態(tài)氧化物燃料電池、特殊環(huán)境下的防腐蝕、氣體傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。體傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 可以看到，在各種新材料不斷涌現(xiàn)的今天電化學(xué)各可以看到，在各種新材料不斷涌現(xiàn)的今天電化學(xué)各 個(gè)領(lǐng)域的研究正在呈現(xiàn)一派生機(jī)勃勃的景象個(gè)領(lǐng)域的研究正在呈現(xiàn)一派生機(jī)勃勃的景象。 燃燃料料電電池池的的研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀和和應(yīng)應(yīng)用用前前景景一一 什什么么是是燃燃料料電電池池？二二燃燃料料電電池池的的歷歷史史三三. 燃燃料料電電池池的的分分類類四四. 燃燃料料電電池池的的特特

11、點(diǎn)點(diǎn)五五. 燃燃料料電電池池的的工工作作原原理理六六. 各各類類燃燃料料電電池池的的優(yōu)優(yōu)劣劣七七. 燃燃料料電電池池的的研研究究現(xiàn)現(xiàn)狀狀八八. 燃燃料料電電池池的的應(yīng)應(yīng)用用前前景景真正的綠真正的綠色能源色能源三、燃料電池三、燃料電池一什么是燃料電池？一什么是燃料電池？燃料電池是一種直接將燃料通過(guò)燃料電池是一種直接將燃料通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生低壓直流電的裝電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生低壓直流電的裝置，由于燃料可以不斷地通人電置，由于燃料可以不斷地通人電池中，因此該電池可以連續(xù)不斷池中，因此該電池可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能，故又被稱為連續(xù)電地產(chǎn)生電能，故又被稱為連續(xù)電池，它是繼火力、水力和核能之池，它是繼火力、水力和核

12、能之后的第四種發(fā)電方式，其特點(diǎn)是后的第四種發(fā)電方式，其特點(diǎn)是高效、清潔、低噪音、負(fù)載能力高效、清潔、低噪音、負(fù)載能力強(qiáng)，無(wú)論在軍用還是民用方面都強(qiáng)，無(wú)論在軍用還是民用方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。有著廣泛的應(yīng)用前景。直接直接直流電直流電連續(xù)連續(xù)第四種第四種發(fā)電方式發(fā)電方式高效高效清潔清潔低噪音低噪音負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)二燃料電池的歷史二燃料電池的歷史1. 18391. 1839年威廉年威廉格羅夫格羅夫(William Grove)(William Grove)應(yīng)用氫氣和氧氣制成燃料電池。應(yīng)用氫氣和氧氣制成燃料電池。2. 18892. 1889年，蒙德年，蒙德(Mond)(Mond)和萊格（和萊格（

13、LangerLanger）重復(fù)了格羅夫的實(shí)驗(yàn)，即將）重復(fù)了格羅夫的實(shí)驗(yàn)，即將一組鉑片放在倒置的試管里分別通人氫氣和氧氣，測(cè)到了一個(gè)足以電解一組鉑片放在倒置的試管里分別通人氫氣和氧氣，測(cè)到了一個(gè)足以電解水的電壓，并首次提出了水的電壓，并首次提出了“燃料電池燃料電池”的概念。的概念。3. 19323. 1932年，培根（年，培根（BacoBaco）用堿作電解質(zhì)，用鎳代替鉑做為電極材料，并制）用堿作電解質(zhì)，用鎳代替鉑做為電極材料，并制成三相氣體擴(kuò)散電極，于成三相氣體擴(kuò)散電極，于19591959年試驗(yàn)了一個(gè)年試驗(yàn)了一個(gè)5kW5kW燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)。4. 19654. 1965年和年和1966

14、1966年美國(guó)相繼在年美國(guó)相繼在“雙子星座雙子星座”和和 “ “阿波羅阿波羅”飛船中，成功地應(yīng)飛船中，成功地應(yīng)用改進(jìn)了的培根用改進(jìn)了的培根H H2 2-O-O2 2燃料電池提供電力燃料電池提供電力. .5. 5. 受能源危機(jī)的影響受能源危機(jī)的影響6. “TARGET6. “TARGET計(jì)劃計(jì)劃”的基本構(gòu)想是用管道將燃料輸送到集中地點(diǎn)，通過(guò)綜的基本構(gòu)想是用管道將燃料輸送到集中地點(diǎn)，通過(guò)綜合途徑，供應(yīng)該處的全部能量要求，合途徑，供應(yīng)該處的全部能量要求，“FCG”FCG”計(jì)劃的目標(biāo)是建立燃料電池計(jì)劃的目標(biāo)是建立燃料電池發(fā)電站。發(fā)電站?！霸鹿庥?jì)劃月光計(jì)劃”主要進(jìn)行關(guān)于分散配置和代替火力發(fā)電的兩種形主要

15、進(jìn)行關(guān)于分散配置和代替火力發(fā)電的兩種形式的燃料電池研究。式的燃料電池研究。 太好了！三三. . 燃料電池的分類燃料電池的分類1. 1. 以燃料的凝聚態(tài)分以燃料的凝聚態(tài)分: : 氣態(tài)燃料電池（如氫一氧燃料電池）氣態(tài)燃料電池（如氫一氧燃料電池）; ; 液態(tài)燃料電池（如甲醇燃料電池）液態(tài)燃料電池（如甲醇燃料電池）. .2.2.以燃料的類型分以燃料的類型分: : 直接型（一次電池）直接型（一次電池）; ; 間接型間接型; ; 再生型（二次電池）再生型（二次電池）. .3.3.以工作溫度又可分以工作溫度又可分: : 低溫（低溫（200200）; ;中溫（中溫（200200750750）; ; 高溫（高溫

16、（750750）4.4.按電解質(zhì)種類分按電解質(zhì)種類分: : 堿型（堿型（AFCAFC）; ; 磷酸型（磷酸型（PAFCPAFC）; ; 熔融碳酸鹽型（熔融碳酸鹽型（MCFCMCFC）; ; 固體氧化物型（固體氧化物型（SOFCSOFC）；）；離子交換膜型（離子交換膜型（PEFC).PEFC). 種類好多哎！種類好多哎！四四. . 燃料電池的特點(diǎn)燃料電池的特點(diǎn)1 1. . 能量轉(zhuǎn)換效率高能量轉(zhuǎn)換效率高當(dāng)利用熱機(jī)原理將物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有用形式的能時(shí)，受卡諾循環(huán)的限當(dāng)利用熱機(jī)原理將物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有用形式的能時(shí)，受卡諾循環(huán)的限制，其工作效率的上限為制，其工作效率的上限為35354040； 在燃料

17、電池系統(tǒng)中，能量轉(zhuǎn)換效在燃料電池系統(tǒng)中，能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制，一般可達(dá)率不受卡諾循環(huán)的限制，一般可達(dá)8080以上以上. .2. 2. 系統(tǒng)的效率與設(shè)備容量及負(fù)載無(wú)關(guān)系統(tǒng)的效率與設(shè)備容量及負(fù)載無(wú)關(guān) 燃料電池的效率與其兩極的電化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)及電極活性有關(guān)，并燃料電池的效率與其兩極的電化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)及電極活性有關(guān)，并不受設(shè)備大小的影響。燃料系統(tǒng)設(shè)備的容量?jī)H影響到它的總功率，并不受設(shè)備大小的影響。燃料系統(tǒng)設(shè)備的容量?jī)H影響到它的總功率，并不影響燃料電池的效率。另外，常規(guī)的熱機(jī)在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率最高，不影響燃料電池的效率。另外，常規(guī)的熱機(jī)在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率最高，負(fù)載減小時(shí)效率迅速減小，而燃料電池在負(fù)

18、載減小時(shí)，效率會(huì)更高。負(fù)載減小時(shí)效率迅速減小，而燃料電池在負(fù)載減小時(shí)，效率會(huì)更高。3. 3. 污染小污染小燃料電池工作時(shí)無(wú)噪音，被稱為燃料電池工作時(shí)無(wú)噪音，被稱為“安靜電站安靜電站”，所以無(wú)噪音污染。目，所以無(wú)噪音污染。目前，空氣污染（如前，空氣污染（如SOSO2 2、NONOx x、COCO等）的主要來(lái)源是燃料化石燃料和使等）的主要來(lái)源是燃料化石燃料和使用內(nèi)燃機(jī)的各種車輛，燃料電池的排放量非常低。用內(nèi)燃機(jī)的各種車輛，燃料電池的排放量非常低。4. 4. 容量大、功率范圍廣、可分散使用、可連續(xù)放電及節(jié)省人力。容量大、功率范圍廣、可分散使用、可連續(xù)放電及節(jié)省人力。真高！真 方便！真真 干凈！干凈！

19、 五. 燃料電池的工作原理 燃料電池有別于一般的原電池與蓄電池，它所需參與電極反應(yīng)的活性物質(zhì)并不貯存在電池內(nèi)部，而是全部由電池外部供給。原則上只要外部不斷地供給電化學(xué)反應(yīng)所需的活性物質(zhì)，燃料電池就可以連續(xù)不斷地工作，燃料電池實(shí)際上是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N特殊裝置。氫氧燃料電池電極反應(yīng)為氫氧燃料電池電極反應(yīng)為： 在酸性溶液中在酸性溶液中負(fù)極： H22H2O2e2H3O+ ，正極：1/2O2十2H3O+ 十2 e3H2O 在堿性溶液中在堿性溶液中負(fù)極： H22OH-一2e 2H2O， 正極： 1/2O2H2O2 e2O H-總反應(yīng)： H21/2O22H2O 實(shí)質(zhì)是氫的燃燒反應(yīng)，氧是氧化劑。在燃料

20、電池中，負(fù)極上進(jìn)行燃料的氧化過(guò)程，而正極上進(jìn)行氧化劑的還原過(guò)程。燃料電池的負(fù)極常常被稱作“燃料電極”，是燃料電池的主要工作電極，正極又被稱作“氧化劑電極”，燃料電池中常用的氧化劑是空氣中的氧。與火力發(fā)電站 相同嗎？真 簡(jiǎn)單！六. 各類燃料電池的優(yōu)劣1堿型（AFC）燃料電池常以濃氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液，以多孔石墨, 貴金屬或多孔鎳為電極材料，常用的燃料是氫。優(yōu)點(diǎn)是燃料的電化學(xué)活性高，即使在較低溫度下也可得到較大的功率輸出，缺點(diǎn)是電解液易于碳酸鹽化。2磷酸型燃料電池（PAFC）以磷酸水溶液為電解質(zhì)溶液，突出優(yōu)點(diǎn)是抗CO2對(duì)電液的污染，所以常采用含碳化合物為燃料，但它的電化學(xué)反應(yīng)活性較低，故常采用

21、貴金屬作催化劑，工作溫度大約在200以下。另外，反應(yīng)物中所含CO或反應(yīng)中間產(chǎn)物CO對(duì)鉑的毒化及催化劑價(jià)格的昂貴。 3熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）多用固體碳酸鉀與碳酸鋰的混合物作為電解質(zhì)，陽(yáng)極材料為含鉻10的多孔鎳，陰極材料為摻雜NiO的鎳，常用的燃料為煤氣, 天然氣, 甲醇等。MCFC工作溫度在650，在此條件下陽(yáng)極反應(yīng)很快，不使用貴金屬催化劑，能量轉(zhuǎn)換效率高。MCFC的主要問(wèn)題是熱循環(huán)過(guò)程中因電解質(zhì)的熔化與凝結(jié)，導(dǎo)致基體體積的變化及反應(yīng)物高溫下對(duì)電池基體的腐蝕。CO2沒(méi)招了！不用貴金屬！5離子交換膜型燃料電池（PEFC)以離子交換膜為電解質(zhì)，其特點(diǎn)是工作電流大（1-4Acm-2，0.6V

22、），比功率高（0.1-0.2kW/kg），比能量大，能量效率大。汽車用內(nèi)燃機(jī)效率僅為14%-18%，而PEFC可達(dá)40%-50%；冷啟動(dòng)時(shí)間短，可以在數(shù)秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)；正常工作溫度60-100，室溫下具有80%的額定功率。特別適合做電動(dòng)汽車動(dòng)力源.4固體氧化物型燃料電池（SOFC）在1000下以穩(wěn)定的氧化鋯為電解質(zhì)，燃料為氫氣、天然氣、煤氣、甲醇等。優(yōu)點(diǎn)是燃料在1000下能自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)部重整，并迅速地氧化為最終產(chǎn)物，受雜質(zhì)的影響小，電池的比功率高，電池的綜合能耗可達(dá)86左右。電動(dòng)汽車來(lái)了！效率確實(shí)高！七七. 燃料電池的研究現(xiàn)狀燃料電池的研究現(xiàn)狀國(guó)外FC研究主要分為四個(gè)集團(tuán)：美國(guó)、日本、西歐|加拿

23、大。包括15個(gè)國(guó)家：澳大利亞、加拿大、丹麥、德國(guó)、意大利、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、英國(guó)和美國(guó)。四個(gè)集團(tuán)15個(gè)國(guó)家日本每年用于FC研究的經(jīng)費(fèi)為135 MECU（百萬(wàn)歐洲貨幣單位）.PAFC: 5MW電廠效率41?？傂蕿?080。正在建設(shè)11 MW。MCFC: 兩個(gè)100kW，運(yùn)行時(shí)間5000h SOFC: 25kW SOFC正在關(guān)西電力六甲新能源中心運(yùn)行。PEFC: 電極面積1200cm2， 1kW電池。美國(guó)對(duì)FC的投資每年120MECU。PAFC:200 kW PAFC電廠開(kāi)始定型生產(chǎn)，售價(jià)3000美元kW，已售出50余座。MCFCD:已具備年產(chǎn)25MW外公用管道式MC

24、FC電廠能力，SOFC: 進(jìn)行100 kW SOFC試驗(yàn)。PEFC: “交通運(yùn)輸工具用FC研究國(guó)家計(jì)劃”，其重點(diǎn)為PEFC.加速研究定型生產(chǎn)了！西歐: 估計(jì)政府和企業(yè)對(duì)FC的投資每年為70 MECU PAFC: 1MW PAFC電廠正在意大利的米蘭運(yùn)行.MCFC:到1995年，兩個(gè)250kW ER-MCFC將開(kāi)始運(yùn)行.SOFC: 20kW電池于1995年開(kāi)始運(yùn)行.PEFC: 開(kāi)發(fā)汽車用40和30 kW PEFC.多國(guó) 合作好！加拿大：主要集中在PEFC上，其水平居國(guó)際領(lǐng)先地位40kW低溫甲醇PEFC，400kW級(jí)潛艇用PEFC系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。對(duì)我國(guó)FC工作的建議1. 集中力量進(jìn)行MCFC技術(shù)與工

25、程開(kāi)發(fā)。MCFC熱效率高，可熱電聯(lián)供，并間接地以煤作燃料，比較適合我國(guó)能源以煤為主的情況，國(guó)外MCFC技術(shù)日益成熟，將商業(yè)化。MCFC發(fā)電是解決燃煤污染的有效途徑.2. 集中力量進(jìn)行PEFC技術(shù)與工程開(kāi)發(fā)。PEFC是最具有商業(yè)前景的FC，它啟動(dòng)快，功率密度高，無(wú)論在軍用，民用，小型電站，還是交通運(yùn)輸工具動(dòng)力源方面都有著廣泛的應(yīng)用前景，3. 開(kāi)展SOFC基礎(chǔ)研究工作.4. 可引進(jìn)國(guó)外PAFC小型樣機(jī)（1020 kW） 我們一定要努力！八. 燃料電池的應(yīng)用前景燃料電池汽車FCV：美國(guó)“時(shí)代”周刊1995年7月號(hào)刊將FCV選定為對(duì)21世紀(jì)人類社會(huì)具有重大影響的十項(xiàng)高新技術(shù)的第一項(xiàng)。商品化的PAFC可

26、用于偏僻地區(qū)的電力供應(yīng)去商店買個(gè)電站吧！MCFC和SOFC部分取代火力發(fā)電廠高效率！ 無(wú)污染！ 一一. . 化學(xué)修飾電極的制備化學(xué)修飾電極的制備 二二. . 化學(xué)修飾電極的表征化學(xué)修飾電極的表征 三三. . 化學(xué)修飾電極的展望化學(xué)修飾電極的展望 四四. . 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 化學(xué)修飾電極的制備化學(xué)修飾電極的制備 設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想把接著分子的已知化學(xué)性和電化學(xué)性轉(zhuǎn)移至電極/電解液界面上來(lái)，以達(dá)到預(yù)計(jì)的控制電極響應(yīng)行為的目的 吸附法、共價(jià)鍵合法 LB膜法、自組（SA）膜法v 早期的制備方法早期的制備方法v 近期的制備方法近期的制備方法問(wèn)題特征存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題SA膜的特征膜的特征 穩(wěn)定性差在控制

27、由接著分子所造成的微結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)方面受到很大限制 組織有序、定向、密集、完好的單分子層具有明晰的微結(jié)構(gòu)可探測(cè)在電極表面上分子微結(jié)構(gòu)和宏觀電化學(xué)響應(yīng)之間的關(guān)系 化學(xué)修飾電極的表征化學(xué)修飾電極的表征 電化學(xué)方法電化學(xué)方法 光譜電化學(xué)法光譜電化學(xué)法 表面分析能譜法表面分析能譜法 石英晶體微天平石英晶體微天平 顯微學(xué)顯微學(xué) 化學(xué)修飾電極的表征化學(xué)修飾電極的表征 電流、電量、電位電流、電量、電位和電解時(shí)間電解時(shí)間等參數(shù)間的關(guān)系 定性、定量地表征修飾劑的電極過(guò)程和性能電極過(guò)程和性能 更側(cè)重研究膜內(nèi)電荷傳輸過(guò)程膜內(nèi)電荷傳輸過(guò)程 循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法、計(jì)時(shí)庫(kù)侖法、計(jì)時(shí)電位法、脈沖伏安法、電化學(xué)交流阻抗譜n 電化學(xué)方法電化學(xué)方法 化學(xué)修飾電極的表征化學(xué)修飾電極的表征 電化學(xué)方法電化學(xué)方法 研究電極過(guò)程機(jī)理、電極表面特性表面特性、監(jiān)測(cè)反應(yīng)中間體、 產(chǎn)物，測(cè)定電化學(xué)參數(shù) 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)光譜電化學(xué)法在電極反應(yīng)過(guò)程中研究電化學(xué)反應(yīng)，并獲得分子水平分子水平的、實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)的信息 紫外-可見(jiàn)光譜法、紅外光譜法、激光光譜法、熒光光譜和偏振光譜n 光譜電化學(xué)法光譜電化學(xué)法化學(xué)修飾電極的表征化學(xué)修飾電極的表征 電化學(xué)方法電化學(xué)方法 光譜電化學(xué)法光譜電化學(xué)法 對(duì)物體對(duì)物體幾百埃幾百埃以內(nèi)的表面層結(jié)構(gòu)組成的檢測(cè)以內(nèi)的表面層結(jié)構(gòu)組成的檢測(cè) 有時(shí)甚至要求有時(shí)甚至要