燃料电池

1、工作原理相同。
氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。
氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。
这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。
接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。
氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。
氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。
用电的负载就接在外部电路中。
在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
这正是水的电解反应的逆过程。
氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器 氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。
从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。
但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。
由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

2、本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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特此声明。
毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期： 年 月 日 本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。
学位论文指导教师签名： 年 月 日word文档 可自由复制编辑燃料电池电极催化剂石墨烯的性能评估The fuel cell electrode catalyst - Performance Evaluation of grapha。

3、计到2010年左右，燃料电池在价格上将具备与内燃机竞争的能力。
届时，美国市场上以燃料电池为动力的机动车将占美国汽车市场4%的份额，日本和西欧燃料电池汽车将分别占市场份额的4.5%和3.7%，到2020年，燃料电池汽车将占世界汽车市场的25%。
表1列出美国新一代运输用汽车市场价值。
表1. 美国新一代运输用汽车市场价值，百万美元1998200020012002200720022007年年均增长率，%燃料电池汽车混合型汽车全电动汽车合计0.552.501984.001987.051.10198.92264.02464.01.10453.752721.703176.552.25719.002707.703428.9547.62293.03627.05967.684.126.16.011.7 燃料电池汽车市场虽还不大，美国2002年为225万美元，但后5年内，年均增长率为84%，2007年将达到4760万美元。
大多数汽车制造商都看。

4、的操作二、 工作原理 氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。
氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。
这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。
接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。
氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。
氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。
用电的负载就接在外部电路中。
在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
这正是水的电解反应的逆过程。
氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器 氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。
从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。
但是，它。

5、 熔融碳酸盐燃料电池材料熔融碳酸盐燃料电池材料 7. 7. 固体氧化物燃料电池材料固体氧化物燃料电池材料 8. 8. 金属金属 / / 空气燃料电池材料空气燃料电池材料 9. 9. 燃料电池的应用与前景燃料电池的应用与前景 1. 1. 燃料电池介绍燃料电池介绍 3.1.1 简介简介 (1) 什么是燃料电池？什么是燃料电池？ 简单地说，燃料电池 简单地说，燃料电池 1 1(Fuel Cell ，简称，简称 FC) 是一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化是一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化 为电能的电化学装置。
为电能的电化学装置。
作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电 、水电和核电之后的第四种发电方式与火力发、水电和核电之后的第四种发电方式与火力发 电相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过电相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过 程是直接方式，如图 程是直接方式，如图 1-1 所示所示 传统技术传统技术 热能 热能 动能 动能 电能 电能 燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池 化学能 化学能 图图 1-1 燃料电池直接发电。

6、术 的 不断提高和成本 的 逐步降低， 其 在市场上将逐步获得应用。
该文分析了质子交换膜燃料电池的结构和工作原理，对比了各种燃料电池基本属性，阐述了燃料电池当前发展的状态 , 探究了其较高的利用效率又不污染环境的能源利用方式对当前能源紧缺和环境污染严重的 形势下 ，进一步明确了质子交换膜燃料电池发展的广阔前景，其作为能源利用 的 一次变革，必将在宇航、交通以及国防军事等领域发挥的巨大推动作用。
关键词 ： 质子交换膜；燃料 电池 ；利用 效率 Application and Development of Proton Exchange Membrane Fuel Cell Abstract： A fuel cell is a device that converts chemical energy directly into electrical energy by chemical reactions. Proton exchange membrane fuel cell as a new generation of power generation technology, with。

7、mbrane Fuel Cell, PEMFC） 作为新一代能源技术被广泛应用 。
离子交换膜作为燃料电池的核心元件，同时起到分隔燃料和氧化剂，传导质子的双重 作用。
本文 简介 了燃料电池质子交换膜 及其工作原理；介绍了现有的几种质子交换膜的结构与性能及最新研究状况 ； 展望了质子交换膜的发展趋势 。
关键词：质子交换膜 ； 燃料电池 ；聚合物 Advances and Development Trends in Proton Exchange Membranes for Fuel Cells Xian Kai-cheng (Department of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University,Hefei 230601,Anhui Province,China) Abstract Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), is being widely used as a new generation of energy technology.Ion exchange mem。

8、 AFC）、磷酸燃料电池（ PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（ MCFC）、质子交换膜燃料电池（ PEMFC）等。
1质子交换膜燃料电池 质子交换膜 燃料电池单体主要由膜电极（阳极、阴极）、质子交换膜和集流板组成。
2碱性燃料电池 碱性燃料电池的电解质为碱性的氢氧化钾（ KOH），故称为碱性燃料电池。
3磷酸燃料电池 最新精品文档，知识共享！ 磷酸燃料电池是以磷酸为电解质，故称为磷酸燃料电池。
4熔融碳酸盐燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池（ MCFC）通常采用含锂和钾的碳酸盐为电解质，阴极为镍的氧化物，阳极为镍合金，正常工作温度为 650oC。
5固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池的电解质是固体氧化物，催化剂和电池的结构材料，也都是固体氧化物。
故称为固体氧化物燃料电池。
二 、燃料电池电动汽车的类型与其结构 燃料电池汽车定义：燃料电池电动汽车（ FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。
1燃料电池单独驱动 FCEV 该结构只有燃料电池一个动力源， 汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
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9、的利用 燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，被称为继水电、火电、核电之后的第四代发电装置。
国际能源界预测，燃料电池将是 21 世纪最有吸引力的发电方式之一。
一 燃料电池发展现状及原理 1. 燃料电池发展现状 现今燃料电池在国内外已经被认可为今后动力技术发展的大方向，美国、欧洲和日本的各大汽车公司纷纷投入巨资进行燃料电池汽车的研发和实验，各国政府也在政策法规上给予了极大的支持。
近期联合国开发计划署（ UNPD）出资在全球 5 个国家 6 个城市进行燃料电池公共汽车的示范运行。
斯图加特大学汽车系已经开设了燃料电池的专门课程，可见燃料电池技术在国外已经日趋成熟。
戴姆勒 -奔驰汽车公司从 1993年到 2000年先后推出了 NecarI到 NecarV和Nebas 等系列燃料电池概念车。
在上文提到的在欧洲已经开始实施的 “ 欧洲清洁城市运输项目（ CUTE） ” 中戴姆勒 -奔驰汽车公司功不可没。
宝马车公司与德尔福公司合作开发车用固体氧化物燃料电池（ IFC），并将其运用在 7 系轿车。
通用公司继 AUTOnomy 燃料电池概念车在 2002 年底特。

10、 cell-PEMFC)-全氟或者部分氟化的磺酸型质子交换膜固体氧化物燃料电池 (Solid oxide fuel cell- SOFC)-氧化钇稳定的氧化锆膜为氧离子导体熔融碳酸盐燃料电池 (Molten carbonate fuel cell MCFC)-熔融的锂钾或锂钠碳酸盐为电解质,1899 年，Nernst发明了固体氧化物电解质而宣告开始 1937年，Baur 和Preis制造了第一个在1000下运行的 陶瓷燃料电池 1962 年美国的Weissbart 和Ruka首次用甲烷作燃料, 为 SOFC 的发展奠定了基础 1986年, 400W管式SOFC 电池组在田纳西洲运行成功 1989 年又在日本东京、大阪煤气公司各安装了3KW级 列管式SOFC发电机组, 成功连续运行长达5000h, 这标志着SOFC 研究从实验室规模向商业化发展又迈近了一步,SOFC的发展：,1. SOFC工作原理,氧化钇稳定的氧化锆膜作为电解质，在高温下(900-1000)传递O2-，在电池中起着传导O2-、分隔氧化剂和燃料的作用。
在阴极，氧分子得到。

11、极的电极电势的不同，产生电势差，从而使电子流动，产生电流。
又称非蓄电池，是电化学电池的一种。
其电化学反应不能逆转,原电池（Galvanic cell）,燃料电池(Fuel Cell),燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。
燃料和空气分别送进燃料电池，电就被生产出来。
,基本原理,1、氢气在阳极催化剂的作用下，发生阳极反应 2、氢离子穿过电解质到达阴极，电子则通过外电路及负载也达到阴极，在阴极催化剂的作用下生成水 3、伴随着电池反应，电池向外输出电能。
只要保持氢气和氧气的供给，该燃料电池就会连续不断地产生电能。
,燃料现状,燃料电池的特点,自1970年代的石油危机后，各大工业国对石油的依赖仍有增无减，而且主要靠石油输出国的供应。
美国载客车辆每日可消耗约600万桶油，占油料进口量之85%。
若有20%的车辆采用燃料电池来驱动，每日便可省下120万桶油。
,燃料电池发电设备具有散布性的特质，它可让地区摆脱中央发电站式的电力输配架构。
长距离、高电压的输电网络易成为军事行动的攻击目标。
燃料电池设备可采集中也可采分散性配置，进而降低了敌人欲瘫痪国家供电系统的风险。
,燃料电池。

12、 预计到 2010 年左右，燃料电池在价格上将具备与内燃机竞争的能力。
届时，美国市场上以燃料电池为动力的机动车将占美国汽车市场 4%的份额，日本 和西欧燃料电池汽车将分别占市场份额的 4.5%和 3.7%，到 2020 年，燃料电池汽车将占世界汽车市场的 25%。
表 1 列出美国新一代运输用汽车市场价值。
表 1. 美国新一代运输用汽车市场价值，百万美元 1998 2000 2001 2002 2007 20022007 年年均增长率， % 燃料电池汽车 混合型汽车 全电动汽车 合计 0.55 2.50 1984.00 1987.05 1.10 198.9 2264.0 2464.0 1.10 453.75 2721.70 3176.55 2.25 719.00 2707.70 3428.95 47.6 2293.0 3627.0 5967.6 84.1 26.1 6.0 11.7 燃料电池汽车市场虽还不大，美国 2002 年为 225 万美元，但后 5 年内，年均增长率为 84%， 2007 年将达到 4760 万美元。
大多数汽车制造商都看好质子交换膜（ PEM）燃料电池汽。

13、行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。
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燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动。

14、立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
文中引用他人 的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
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学位论文指导教师签名： 年 月 日 东华理工毕业论文 燃料电池电极催化剂 石墨烯的性能评估 张航琦 The fuel cell electrode catalyst - Performance Evaluation of grapha Zhanghangqi 东华理工毕业论文 摘 要 随着石化资源的日渐消耗，新能源的研究愈来愈发的紧迫，而燃料电池的研发可以为人类带来无尽的发展前景。

15、t in the presence of an electrolyte. The reactants flow into the cell, and the reaction products flow out of it, while the electrolyte remains within it. Fuel cells can operate virtually continuously as long as the necessary flows are maintained. Fuel cells are different from electrochemical cell batteries in that they consume reactant from an external source, which must be replenished-a thermodynamically open system. By contrast batteries store electrical energy chemically and hence represent 。

16、题例证,考题1 （2004天津理综）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）A ： a电极是负极 B ：b电极的电极反应为：4OH-4e-=2H2O+O2C： 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D： 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置,B,H2入口,a电极,b电极,O2入口,H+,OH-,H2O,考题2 （2005广东）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O下列对该燃料电池说法正确的是（ ） A在熔融电解质中，O2 由负极移向正极 B电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O C通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e = 2O2 D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e + 13O2= 4CO2 。

17、物的代谢或光合作用等)，把呼吸作用产生的电子传递到电极上的装置。
在微生物燃料电池中用微生物作生物催化剂，可以在常温常压下进行能量转换。
,1.概念,1911年，英国植物学家Potcer用酵母和大肠杆菌进行试验，首次发现利用微生物可以产生电流，拉开了微生物燃料电池研究的序幕。
40多年后，美国基于研究开发一种用于空间飞行器中、以宇航员生活废物为原料的生物燃料电池，间接微生物电池占主导地位。
先利用微生物发酵产生氢气或其它能作为燃料的物质，然后再将这些物质通入燃料电池发电。
,2.微生物燃料电池发展简史,从60 年代后期到70 年代，直接生物燃料电池逐渐成为研究的中心。
热点之一是开发可植入人体、作为心脏起搏器或人工心脏等人造器官电源的生物燃料电池。
这种电池多是以葡萄糖为燃料，氧气为氧化剂的酶燃料电池。
锂碘电池的研究取得了突破，并很快应用于医学临床。
生物燃料电池研究因此受到较大冲击。
,80年代后，对于生物燃料电池的研究又活跃起来，采用氧化还原介体的微生物燃料电池的研究全面开展。
氧化还原介体的广泛应用，使生物燃料电池的输出功率密度有了很大提高，显示了它作为小功率密度电源的可能性。
但由于介体(中性。

18、学反应发电不同于干电池或蓄电池可以持续添加燃料有生成物排出可以连续输出电力,8.1.1 燃料电池发电方式,各类电池区别,类 型,一次电池二次电池燃料电池,只能使用一次，不能充电复原继续使用的化学电池,酸（或碱）性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池、锂电池,放电后能充电复原继续使用的化学电池,铅蓄电池、镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池,将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池,氢氧燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池,含 义,示 例,燃料电池的发明,早在1839年，英国科学家威廉格罗夫就提出了氢氧燃料电池的原理。
这是一种将化学能直接转换为电能的化学系统，它的主要部件为两个电极和电解液。
在正极（燃料电极），氢气在催化剂作用下被拆开成为质子（氢离子）和电子，其中氢离子通过电解液流到负极（氧气电极），而电子不能通过电解液，留在正极，这样就在两极之间形成了电位差。
如果接通两极，氢原子分拆出的电子就会沿电路从正极流到负极，在那里同氢离子结合后，与氧气发生反应，生成水并释放出热量。
虽然称为燃料电池，其运作过程中并不会产生明火。
产生电能的过程也不需要旋转。

19、途停靠28 个城市，终点为加拿大温哥华市，氢燃料电池车的优异性能给许多人留下了深刻的印象。
在德国， 奔驰公司发布了最新的燃料电池车200 系列产品和Citaro 柴油-电力混合动力车和质子动力的三重混合动力客车（由燃料电池、电池和超电容器供电）；该车已经经过了450 万km 的道路测试。
从2010 年起，汉堡陆续接收了20 辆配有燃料电池驱动系统的梅塞德斯-奔驰B 级燃料电池车。
中国在2008 年北京奥运会上成功组织和进行了23 辆燃料电池汽车的示范，2010 年上海世博会则投入近200 辆燃料电池车辆作为观光和服务用车。
,氢能与燃料电池的研发及商业化进展,美国能源部主持召开的2002年燃料电池学术报告会反映:目前国际上研究的主流主要有两类燃料电池：第一类是质子交换膜燃料电池（PEMFC）；第二类是高温氧化物燃料电池(SOFC)。
自廖世军,燃料电池已进入商业发展前夜 2003年国际学术动态,2010 年5 月1415 日，第13 次国际氢经济和燃料电池伙伴计划会议（IPHE）和第18 届世界氢能会。

20、化剂、电极(阴极与阳极)、质子交换膜和双极板。
,PEMFC中的电极反应类同于其他酸性电解质燃料电池。
阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应:,该电极反应产生的电子经外电路到达阴极，氢离子则经质子交换膜到达阴极。
氧气与氢离子及电子在阴极发生反应生成水。
生成的水不稀释电解质，而是通过电极随反应尾气排出。
,总的反应：,阳极反应：,阴极反应：,发展简史20世纪60年代，美国首先将PEMFC用于双子星座航天飞行。
该电池当时采用的是聚苯乙烯磺酸膜，在电池工作过程中该膜发生降解。
膜的降解不但导致电池寿命的缩短，且还污染了电池的生成水，使宇航员无法饮用。
其后，尽管通用电器公司曾采用杜邦公司的全氟磺酸膜，延长了电池寿命，解决了电池生成水被污染的问题，并用小电池在生物实验卫星上进行了搭载实验。
但在美国航天飞机用电源的竞争中未能中标，让位于石棉膜型碱性氢氧燃料电池(AFC)，造成PEMFC的研究长时间内处于低谷。
,1983年，加拿大国防部资助了巴拉德动力公司进行PEMFC的研究。
在加拿大、美国等国科学家的共同努力下，FEMFC取得了突破性进展。
采用薄的(50-150m)高电导率的Nafi。

21、它既可适用于集中发电，也可用作各种规格的分散电源和可移动电源等。
随着发电技术研究的不断进步，燃料电池将会得到越来越广泛的应用。
合适的燃料电池动态模型对DG技术的研究起着很重要的作用。
本文在目前已有模型的基础上，改进了适合于控制研究的非线性质子交换膜燃料电池PEMFC和固体氧化物燃料电池SOFC系统的稳态模型，该模型考虑到了燃料利用率的影响和各种反应物随时间变化的压力，并运用VISUALC仿真实现。
应用该模型，得到了电压电流曲线图和功率电流曲线图，以及电压暂态特性。
并在该模型的基础上，应用电池效率和发电经济性分析得出燃料利用率一般控制在07至09范围内比较好。
详细阐述了燃料电池在并网运行时的控制策略，以及得出了在含燃料电池发电系统的潮流计算中，将燃料电池的并网节点当作PV节点来处理。
最后针对分布式发电系统的特点，按照IEC61970的标准，并参照已有的水电厂和热电联产电厂的公共信息模型COMMONINFORMATIONMODEL，CIM，建立了适合分布式发电系统的燃料电池电厂的CIM模型。
正文内容分布式发电DSTRIBUTEDGENERATION，DG技术是一种新型的、很有发展前途的发电。