燃料電池的研究與進展畢業(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)：化學工程與工藝業(yè)：化學工程與工藝指指 導導 教教 師：師： XxXx大學大學xxxx專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計匯報提綱匯報提綱 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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 結(jié)論結(jié)論 燃料電池是一種電化學的發(fā)電裝置，等溫的按電化學方式，燃料電池是一種電化學的發(fā)電裝置，等溫的按電化學方式，直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能而不必經(jīng)過熱機過程，不受卡諾循環(huán)限直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能而不必經(jīng)過熱機過程，不受卡諾循環(huán)限制，因而能量轉(zhuǎn)化效率高，且無噪音，無污染，正在成為

2、理想的制，因而能量轉(zhuǎn)化效率高，且無噪音，無污染，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年代受到我國科學家的高度重視年代受到我國科學家的高度重視 70年代國內(nèi)曾興起一次燃料電池的研究熱潮年代國內(nèi)曾興起一次燃料電池的研究熱潮90年代初，我國燃料電池的研究興起了第二次熱潮年代初，我國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 對燃料表現(xiàn)對燃料表現(xiàn)出高度靈活性出高度靈活性 對對CO2完全完全沒有限制沒有限制 不需要使

4、用不需要使用貴金屬來貴金屬來催化電化學催化電化學反應(yīng)反應(yīng) 特點特點第第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) 最具有先進技術(shù)的最具有先進技術(shù)的燃料電池燃料電池未能實現(xiàn)商業(yè)化未能實現(xiàn)商業(yè)化 Why?電效率最高為電效率最高為40，超過維修期限后會降到，超過維修期限后會降到35甚至更低水平。甚至更低水平。 有些試驗性的設(shè)備未能達到頂期的性能水平。有些試驗性的設(shè)備未能達到頂期的性能水平。美國和日本政府大幅度削縮用于美國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)驗及在改善設(shè)計參數(shù)和降低產(chǎn)品成本方面的潛力來看，讓從迄今積累的經(jīng)驗及在改善設(shè)計參數(shù)和降低產(chǎn)品成本方面的潛力來看，讓PAFC技術(shù)成功地躋身于當今的市場中的可能性是極低的。技術(shù)成功地躋身于當今的市場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)點燃料電池的優(yōu)點易于建設(shè)易于建設(shè) 負荷調(diào)節(jié)靈活，負荷調(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)點優(yōu)點第第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 德國南方化學公司開發(fā)一種用于燃料電池的催化劑產(chǎn)品。德國南方化學公司開發(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)部門埃克森?？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 中國燃料電池的發(fā)展前景中國燃料電池的發(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是一種適合國情的具有長遠意義的選擇。

7、是一種適合國情的具有長遠意義的選擇。城市汽車尾氣污染問題嚴重，發(fā)展電動汽車是解決這一問題的重要手段城市汽車尾氣污染問題嚴重，發(fā)展電動汽車是解決這一問題的重要手段 國外燃料電池的發(fā)展前景國外燃料電池的發(fā)展前景 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 3.1 堿性燃料電池堿性燃料電池(AFC) 的研究簡況的研究簡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)中國科學院大連化學物理研究所早在中國科學院大連化學物理研究所早在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年即開始了達夫疆年即開始了達夫疆(Davt jan)型燃料電池的研制型燃料電池的研制 武漢大學于武漢大學于1965年與漢口長江電源廠合作研制了鋅空氣電池年與漢口長江電源廠合作研制了鋅空氣電池復旦大學曾于復旦大學曾于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， 廈門大學于廈門大學于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 天津大學等也曾開展過空氣電極等方面的研究工作并取得了許多成就天津大學等也曾開展過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)的研究簡況的研究簡況 中國科學院大連化學物理所于中國科學院大連化學物理所于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核能技術(shù)設(shè)計院清華大學核能技術(shù)設(shè)計院1993年研制出改進年研制出改進石棉集流板的加工工藝，石棉集流板的加工工藝，天津大學于天津大學于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。長春應(yīng)用化學研究所于長春應(yīng)用化學研究所于1990年已制造出年已制造出100WPEFC樣機，樣機，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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 3.3 固體氧化物燃料電池（固體氧化物燃料電池（SOFC）的研究簡況）的研究簡況 1971年，中國科學院上海硅酸鹽研究所年，中國科學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，中國科學院化工冶金研究所制成了年，中國科學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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 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)。 華南理工大學于華南理工大學于1992年組裝了管狀單體電池年組裝了管狀單體電池 1994年，中國科學院山西煤炭化學研究所年，中國科學院山西煤炭化學研究所制成穩(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)研究簡況研究簡況 氫燃料電池以氫燃料電池以氫氣氫氣為燃料，與氧氣經(jīng)電化學反應(yīng)后透過質(zhì)子交換膜產(chǎn)生電能。為燃料，與氧氣經(jīng)電化學反應(yīng)后透過質(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?！鞍⒉_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、電動車和微型電池方面的應(yīng)用開發(fā)取得了許多成果德國已陸續(xù)推出了各種燃氫汽車德國已陸續(xù)推出了各種燃氫汽車 我國在廣東汕頭南澳島建立了電動汽車試驗區(qū)我國在廣東汕頭南澳島建立了電動汽車試驗區(qū)體積小、容量大、無污染、發(fā)電效率高、壽命長體積小、容量大、無污染、發(fā)電效率高、壽命長優(yōu)點優(yōu)點挑戰(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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 3.5 直接甲醇燃料電池直接甲醇燃料電池(DMFC)研究簡況研究簡況(1)

13、(1)野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動電源；野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動電源；(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)未來電動汽車動力源；未來電動汽車動力源；(4)(4)移動通訊設(shè)備電源。移動通訊設(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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 3.6熔融碳酸鹽燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)研究簡況研究簡況 北京科技大學等單位在進行北京科技大

14、學等單位在進行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。 上海交通大學與日本中央電力研究所合作進行上海交通大學與日本中央電力研究所合作進行MCFC的研制并引進了的研制并引進了MCFC的評價裝置的評價裝置1999年，國家電力總公司對中國燃料電池示范電站的建立及燃料電池電站年，國家電力總公司對中國燃料電池示范電站的建立及燃料電池電站研制開發(fā)將會起到巨大的推動作用。研制開發(fā)將會起到巨大的推動作用。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)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 3.7磷酸燃料電池磷酸燃料電池(PAFC)研究簡況研究簡況 PAFC在中國是空白。由于該項燃料電池在國外已商品在中國是空白。由于該項燃料電池在國外已商品化，今后將主要是引進成套電池系統(tǒng)進行實地演示。據(jù)化，今后將主要是引進成套電池系統(tǒng)進行實地演示。據(jù)稱稱1998年底中國政府與日本年底中國政府與日本NEDO協(xié)議，共同出資引進協(xié)議，共同出資引進東芝公司東芝公司250kWPAFC電池系統(tǒng)，在中國進行示范演示電池系統(tǒng)，在中國進行示范演示 第第3 3章章 燃料電池的應(yīng)用和研究進展燃料電池的應(yīng)用和研究進展 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)