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燃料电池,在未来新能源汽车动力电池领域,非常有竞争力!

来源: 橱窗网 整理: 橱窗网 时间: 2020-07-24 16:34:23

燃料电池又称连续电池,是指在需要电的时候,通过将反应物从外部输送到燃料电池中,实现长时间连续放电的电池。电动汽车燃料电池可分为碱性燃料电池(碱性燃料电池,AFC)、磷酸盐燃料电池(磷酸燃料电池,PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(moltencarbonatefuelcell,mcfc)、固体氧化物燃料电池(Solidoxidefuelcell,SOFC)、质子交换膜燃料电池(质子交换膜燃料电池,pemfc)、直接甲醇燃料电池(直接甲醇燃料电池,dmfc)等。目前,质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛应用于燃料电池车辆中,是未来燃料电池领域非常有竞争力的新型燃料电池。

燃料电池由阳极、阴极、电解质和隔膜组成。燃料在阳极中氧化,氧化剂在阴极中还原。如果气体燃料(氢)连续供应在阳极(即外部电路的负极,也称为燃料电极)上,并且氧气(或空气)连续地供应在阴极(即外部电路的正极,也称为空气极)上,则电化学反应和电流的产生可以在电极上不断发生。由此可见,燃料电池不同于传统的动力电池,它的燃料和氧化剂不是储存在电池里,而是储存在电池外面的储罐里。当它工作时(输出电流和工作),它需要不断地将燃料和氧化剂输入电池,同时排出反应产物。因此,就其工作方式而言,它类似于传统的汽油或柴油发电机。由于燃料电池的工作是连续地将燃料和氧化剂输送到电池中,燃料电池中使用的燃料和氧化剂是液体(气体或液体)。

燃料电池阳极的作用是为燃料和电解质提供共同的界面,并催化燃料的氧化。同时,在反应过程中产生的电子被传送到外部电路,或者先传送到集电极,然后再传送到外部电路。阴极(氧电极)的作用是在氧和电解质之间提供一个共同的界面,催化氧的还原,并将电子从外部电路传输到氧电极的反应部位。由于电极上的反应大多是多相界面反应,为了提高反应速率,电极通常采用多孔材料和电催化剂进行包覆。

电解质的作用是在电极反应中输送燃料电极和氧电极产生的离子,防止电子在电极之间的直接传输。隔膜的作用是传导离子,防止电子直接在电极之间传递,并将氧化剂与还原剂分离。因此,膜片必须抗电解质腐蚀和绝缘,具有良好的润湿性。

燃料电池具有比能量高、使用寿命长、维护工作量小和持续高电源的优点。以燃料电池为动力已被公认为21世纪的必然趋势。它是后油时代解决移动电源问题的解决方案之一,是实现低碳减排目标的一项重要能源转换技术。燃料电池汽车与其他纯电动汽车和动力电池混合动力汽车相比,具有行驶里程长、动力性高等优点。然而,燃料电池寿命短,成本高,另外,氢源的获取也是一个难题。

最常用的燃料是纯氢、各种富氢气体(如重整化气体)和一些液体(如甲醇水溶液)。最常用的氧化剂是纯氧、净化空气和一些液体(如过氧化氢和硝酸水溶液等)。氢燃料电池具有以下特点:

1)无污染。氢燃料电池不污染环境。氢燃料电池使用电化学反应,而不是燃烧(蒸汽、柴油)或储能(储能电池)。燃烧会释放诸如COX、NOx、SOX气体和灰尘等污染物。氢燃料电池只产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的,整个循环就是一个完全不排放有害物质的过程。

2)无噪音。氢燃料电池安静运行,噪音仅为55分贝,相当于正常谈话的水平。

3)高效。氢燃料电池的发电效率可达50%以上,这取决于氢燃料电池的转换性质,化学能直接转化为电能,而不需要热能和机械能(发电机)的中间转换。

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