燃料電池的研究與進(jìn)展畢業(yè)答辯幻燈片

1、燃料電池的應(yīng)用與發(fā)展燃料電池的應(yīng)用與發(fā)展 答答 辯辯 人：人： 專專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝業(yè)：化學(xué)工程與工藝指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師：師： XxXx大學(xué)大學(xué)xxxx專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱 概述概述燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 結(jié)論結(jié)論 燃料電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置，等溫的按電化學(xué)方式，燃料電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置，等溫的按電化學(xué)方式，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而不必經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程，不受卡諾循環(huán)限直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而不必經(jīng)過(guò)熱機(jī)過(guò)程，不受卡諾循環(huán)限制，因而能量轉(zhuǎn)化效率高，且無(wú)噪音，無(wú)污染，正在成為

2、理想的制，因而能量轉(zhuǎn)化效率高，且無(wú)噪音，無(wú)污染，正在成為理想的能源利用方式。能源利用方式。 什么是燃料電池？什么是燃料電池？第第 1 章章 概述概述 發(fā)展歷程發(fā)展歷程50年代受到我國(guó)科學(xué)家的高度重視年代受到我國(guó)科學(xué)家的高度重視 70年代國(guó)內(nèi)曾興起一次燃料電池的研究熱潮年代國(guó)內(nèi)曾興起一次燃料電池的研究熱潮90年代初，我國(guó)燃料電池的研究興起了第二次熱潮年代初，我國(guó)燃料電池的研究興起了第二次熱潮 第第2 2章章 燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 2.2 燃料電池的分類燃料電池的分類低溫型（低溫型（120) 中溫型（中溫型（120260 ）工作溫度工作溫度燃料電池燃料電池高溫型

3、高溫型(260750) 超高溫型超高溫型(7501200) 堿性燃料電池堿性燃料電池(AFC) 磷酸燃料電池磷酸燃料電池(PAFC) 質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC) 熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC) 固體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池(SOFC) 直接型直接型 間接型間接型 再生型再生型 電解質(zhì)電解質(zhì)種類種類燃料處理燃料處理方式方式 2.2.1高溫型燃料電池高溫型燃料電池 為排熱提供了為排熱提供了更多的靈活性更多的靈活性 成倍地降低成倍地降低使用期限成本使用期限成本 對(duì)燃料表現(xiàn)對(duì)燃料表現(xiàn)出高度靈活性出高度靈活性 對(duì)對(duì)CO2完全完全沒(méi)有限制沒(méi)有限制 不需要使

4、用不需要使用貴金屬來(lái)貴金屬來(lái)催化電化學(xué)催化電化學(xué)反應(yīng)反應(yīng) 特點(diǎn)特點(diǎn)第第2 2章章 燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 2.2.2 中溫型燃料電池中溫型燃料電池 磷酸類燃料電池磷酸類燃料電池(PAFC) 最具有先進(jìn)技術(shù)的最具有先進(jìn)技術(shù)的燃料電池燃料電池未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化 Why?電效率最高為電效率最高為40，超過(guò)維修期限后會(huì)降到，超過(guò)維修期限后會(huì)降到35甚至更低水平。甚至更低水平。 有些試驗(yàn)性的設(shè)備未能達(dá)到頂期的性能水平。有些試驗(yàn)性的設(shè)備未能達(dá)到頂期的性能水平。美國(guó)和日本政府大幅度削縮用于美國(guó)和日本政府大幅度削縮用于PAFC技術(shù)研究和開發(fā)的投資。技術(shù)研究和開發(fā)的投

5、資。從迄今積累的經(jīng)驗(yàn)及在改善設(shè)計(jì)參數(shù)和降低產(chǎn)品成本方面的潛力來(lái)看，讓從迄今積累的經(jīng)驗(yàn)及在改善設(shè)計(jì)參數(shù)和降低產(chǎn)品成本方面的潛力來(lái)看，讓PAFC技術(shù)成功地躋身于當(dāng)今的市場(chǎng)中的可能性是極低的。技術(shù)成功地躋身于當(dāng)今的市場(chǎng)中的可能性是極低的。第第2 2章章 燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 2.3 燃料電池的優(yōu)點(diǎn)燃料電池的優(yōu)點(diǎn)易于建設(shè)易于建設(shè) 負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，可靠性高可靠性高 燃料范圍廣燃料范圍廣 噪音低噪音低 比能量高比能量高 環(huán)境污染小環(huán)境污染小 發(fā)電效率高發(fā)電效率高 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)第第2 2章章 燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 2.4 燃料電

6、池商業(yè)化前景燃料電池商業(yè)化前景 德國(guó)南方化學(xué)公司開發(fā)一種用于燃料電池的催化劑產(chǎn)品。德國(guó)南方化學(xué)公司開發(fā)一種用于燃料電池的催化劑產(chǎn)品。杜邦公司成立了燃料電池業(yè)務(wù)部門杜邦公司成立了燃料電池業(yè)務(wù)部門?？松？松?美孚公司正致力于開發(fā)能把液態(tài)烴和氧化烴轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃獾牡统杀厩鍧嵐に嚸梨诠菊铝τ陂_發(fā)能把液態(tài)烴和氧化烴轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃獾牡统杀厩鍧嵐に?第第2 2章章 燃料電池的工作原理和發(fā)展前景燃料電池的工作原理和發(fā)展前景 中國(guó)燃料電池的發(fā)展前景中國(guó)燃料電池的發(fā)展前景 石油資源日益枯竭，以煤氣及天然氣為直接燃料的石油資源日益枯竭，以煤氣及天然氣為直接燃料的MCFC及及SOFC是一種適合國(guó)情的具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義的選擇。

7、是一種適合國(guó)情的具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義的選擇。城市汽車尾氣污染問(wèn)題嚴(yán)重，發(fā)展電動(dòng)汽車是解決這一問(wèn)題的重要手段城市汽車尾氣污染問(wèn)題嚴(yán)重，發(fā)展電動(dòng)汽車是解決這一問(wèn)題的重要手段 國(guó)外燃料電池的發(fā)展前景國(guó)外燃料電池的發(fā)展前景 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 3.1 堿性燃料電池堿性燃料電池(AFC) 的研究簡(jiǎn)況的研究簡(jiǎn)況磷酸型燃料電池磷酸型燃料電池(PAFC) 最早開發(fā)的燃最早開發(fā)的燃料電池技術(shù)料電池技術(shù)中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所早在中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所早在60年代就開始研究堿性石棉膜型燃料電池。年代就開始研究堿性石棉膜型燃料電池。 天津電子部十八所天津電子部十八所1

8、958年即開始了達(dá)夫疆年即開始了達(dá)夫疆(Davt jan)型燃料電池的研制型燃料電池的研制 武漢大學(xué)于武漢大學(xué)于1965年與漢口長(zhǎng)江電源廠合作研制了鋅空氣電池年與漢口長(zhǎng)江電源廠合作研制了鋅空氣電池復(fù)旦大學(xué)曾于復(fù)旦大學(xué)曾于70年代與上海蓄電池廠合作研究堿性石棉膜型燃料電池，年代與上海蓄電池廠合作研究堿性石棉膜型燃料電池， 廈門大學(xué)于廈門大學(xué)于70年代開發(fā)了高性能缺水型氧電極和噴涂式氧電極年代開發(fā)了高性能缺水型氧電極和噴涂式氧電極 天津大學(xué)等也曾開展過(guò)空氣電極等方面的研究工作并取得了許多成就天津大學(xué)等也曾開展過(guò)空氣電極等方面的研究工作并取得了許多成就 3.2 質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池(

9、PEMFC)的研究簡(jiǎn)況的研究簡(jiǎn)況 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理所于中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理所于1993年研制成工作年研制成工作面積為面積為140cm2的單體電池的單體電池清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)院清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)院1993年研制出改進(jìn)年研制出改進(jìn)石棉集流板的加工工藝，石棉集流板的加工工藝，天津大學(xué)于天津大學(xué)于1994年主要研究催化劑和電極的年主要研究催化劑和電極的制備工藝。制備工藝。長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所于長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所于1990年已制造出年已制造出100WPEFC樣機(jī)，樣機(jī)，1994年又率先開展直年又率先開展直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的研究工作。接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的研究工作。 第第3 3章章

10、燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 3.3 固體氧化物燃料電池（固體氧化物燃料電池（SOFC）的研究簡(jiǎn)況）的研究簡(jiǎn)況 1971年，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所年，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究研究SOFC電極材料和電解質(zhì)材料。電極材料和電解質(zhì)材料。 1991年，中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所制成了年，中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所制成了管式和平板式的單體電池管式和平板式的單體電池 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 固體氧化物燃料電池固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種直接將燃料氣和氧化氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的全是一種直接將燃料氣和氧化氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的全固

11、態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，具有一般燃料電池的結(jié)構(gòu)。固態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，具有一般燃料電池的結(jié)構(gòu)。 華南理工大學(xué)于華南理工大學(xué)于1992年組裝了管狀單體電池年組裝了管狀單體電池 1994年，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所年，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所制成穩(wěn)定和致密的氧化鋯電解質(zhì)。制成穩(wěn)定和致密的氧化鋯電解質(zhì)。 3.4氫燃料電池氫燃料電池(RFC)研究簡(jiǎn)況研究簡(jiǎn)況 氫燃料電池以氫燃料電池以氫氣氫氣為燃料，與氧氣經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后透過(guò)質(zhì)子交換膜產(chǎn)生電能。為燃料，與氧氣經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后透過(guò)質(zhì)子交換膜產(chǎn)生電能。 60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域。年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域。“阿波羅阿波羅”飛船安裝

12、了此裝置飛船安裝了此裝置70年代至今，在發(fā)電、電動(dòng)車和微型電池方面的應(yīng)用開發(fā)取得了許多成果年代至今，在發(fā)電、電動(dòng)車和微型電池方面的應(yīng)用開發(fā)取得了許多成果德國(guó)已陸續(xù)推出了各種燃?xì)淦嚨聡?guó)已陸續(xù)推出了各種燃?xì)淦?我國(guó)在廣東汕頭南澳島建立了電動(dòng)汽車試驗(yàn)區(qū)我國(guó)在廣東汕頭南澳島建立了電動(dòng)汽車試驗(yàn)區(qū)體積小、容量大、無(wú)污染、發(fā)電效率高、壽命長(zhǎng)體積小、容量大、無(wú)污染、發(fā)電效率高、壽命長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)制造氫氣的方法不理想，有待研究開發(fā)制造氫氣的方法不理想，有待研究開發(fā) 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 3.5 直接甲醇燃料電池直接甲醇燃料電池(DMFC)研究簡(jiǎn)況研究簡(jiǎn)況(1)

13、(1)野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動(dòng)電源；野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動(dòng)電源；(2)50(2)501000kW1000kW的固定式發(fā)電設(shè)備；的固定式發(fā)電設(shè)備；(3)(3)未來(lái)電動(dòng)汽車動(dòng)力源；未來(lái)電動(dòng)汽車動(dòng)力源；(4)(4)移動(dòng)通訊設(shè)備電源。移動(dòng)通訊設(shè)備電源。直接以直接以甲醇甲醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池通常稱為直接甲醇燃料電池為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池通常稱為直接甲醇燃料電池(DMFC)(DMFC)。 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 3.6熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)研究簡(jiǎn)況研究簡(jiǎn)況 北京科技大學(xué)等單位在進(jìn)行北京科技大

14、學(xué)等單位在進(jìn)行MCFC電極材料的研究以及不銹鋼改質(zhì)及表面改性的研究。電極材料的研究以及不銹鋼改質(zhì)及表面改性的研究。19871991年，電力部哈爾濱成套設(shè)備研究所開展了年，電力部哈爾濱成套設(shè)備研究所開展了MCFC的探索性研究。的探索性研究。 上海交通大學(xué)與日本中央電力研究所合作進(jìn)行上海交通大學(xué)與日本中央電力研究所合作進(jìn)行MCFC的研制并引進(jìn)了的研制并引進(jìn)了MCFC的評(píng)價(jià)裝置的評(píng)價(jià)裝置1999年，國(guó)家電力總公司對(duì)中國(guó)燃料電池示范電站的建立及燃料電池電站年，國(guó)家電力總公司對(duì)中國(guó)燃料電池示范電站的建立及燃料電池電站研制開發(fā)將會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。研制開發(fā)將會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。1958年，天津電源研究

15、所以煤氣為燃料，空氣為氧化劑開展了年，天津電源研究所以煤氣為燃料，空氣為氧化劑開展了MCFC的最初研究的最初研究 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 3.7磷酸燃料電池磷酸燃料電池(PAFC)研究簡(jiǎn)況研究簡(jiǎn)況 PAFC在中國(guó)是空白。由于該項(xiàng)燃料電池在國(guó)外已商品在中國(guó)是空白。由于該項(xiàng)燃料電池在國(guó)外已商品化，今后將主要是引進(jìn)成套電池系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地演示。據(jù)化，今后將主要是引進(jìn)成套電池系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地演示。據(jù)稱稱1998年底中國(guó)政府與日本年底中國(guó)政府與日本NEDO協(xié)議，共同出資引進(jìn)協(xié)議，共同出資引進(jìn)東芝公司東芝公司250kWPAFC電池系統(tǒng)，在中國(guó)進(jìn)行示范演示電池系統(tǒng)，在中國(guó)進(jìn)行示范演示 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展燃料電池的應(yīng)用和研究進(jìn)展 從最初的僅限于理論研究到現(xiàn)在人們開始關(guān)注從最初的僅限于理論研究到現(xiàn)在人們開始關(guān)注環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展而大力開發(fā)