动力资料 第四章 燃料电池现状与未来 首要内容 概述 燃料电池的优缺点 燃料电池的功率 开展燃料电池的重要性 燃料电池(FC) 一种在等温下直接将贮存在燃料 和氧化剂中的化学能高效(50-70％) 而与环境友好地转化为电能的发 电设备。 燃料电池分类 碱性氢氧燃料电池(AFC) ； 磷酸型燃料电池(PAFC) ； 质子交流膜型燃料电池(PEMFC)； 熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC) ； 固体氧化物燃料电池(SOFC) 。 燃料电池的长处 节能、转化功率高； 排放到达零污染； 车辆功能挨近内燃机轿车； 结构简略和运转平稳 。 燃料电池的缺点 燃料品种单一 ； 要求高质量的密封； 比功率不高； 造价昂扬； 设备开支问题； 下降氢气的贮存本钱和运用本钱； 需求装备辅佐电池体系 ； 汽油裂化困难； 防结冰问题。 燃料电池的功率 燃料电池的抱负功率； 燃料电池与热机联合的抱负功率； 燃料电池的实践功率； 燃料电池与热机联合的实践功率。 燃料电池的抱负功率取决 于反响熵变的巨细和符号。 若电池放电和热量收回进程均为 彻底可逆进程，则燃料电池与热 机联合进程的总功率等于在环境 温度下作业的燃料电池的抱负效 率，而与燃料电池和热机的作业 温度无关。 开展燃料电池的重要性 高效、清洁地使用化石动力； 动力多样化与动力的可持续开展； 完善高技能产业链。 动力资料 第五章 质子交流膜型燃料电池资料 首要内容 质子交流膜燃料电池 ； 质子交流膜型燃料电池资料； 电池组技能。 PEMFC的结构与作业原理； 影响PEMFC功能的首要因素； PEMFC的首要应用领域。 阳极： 2H2→ 4H++4e- (1) 阴极： O2+4H++4e-→2H2O (2) 总化学反响：2H2+ O2→2H2O (3) 电解质膜； 膜的湿度； 作业温度； 催化剂含量； 杂质浓度。 首要应用领域 用作各种海、陆、空运载工具的 电源； 为公共场所如商场、医院乃至居 民家庭供给热、电； 为便携式电子设备和通讯设备以 及高精密仪器供给电源。 电催化剂； 多孔气体涣散电极； 质子交流膜； 双极板资料。 电催化剂的制备； 电催化原理 ； 纳米催化剂； 碳纳米管。 先将铂氯酸转化为铂的络合物， 再由络合物制备高涣散Pt/C电催 化剂； 化学复原堆积。 （1） H2的阳极氧化 H2阳极氧化反响为： H2+2H2O→ 2H3O+ + 2e- 详细途径如下： (M -电催化剂外表原子) 第一步：H2+M → MH2 第二步有两种或许的途径： MH2+M→MH+MH MH+H2O→M+H3O++e- MH2+H2O→MH+ H3O++ eMH+H20→M+ H3O++e- （2） CH3OH的阳极氧化 CH3OH+2Pt→Pt-CH2OH+Pt-H Pt-CH2OH+2Pt→Pt2-CHOH+Pt-H Pt2-CHOH+2Pt→Pt3-COH+Pt-H Pt-H→Pt+H++e- 短少活性氧时 Pt3-COH→Pt2-CO+Pt+H++e-； Pt2-CO→Pt-CO+Pt (3) O2阴极复原 O2+4H++4e-→2H2O O2+2H++2e-→H2O2 H2O2+2H+ +2e+→2H2O O2+2M→2MO 2MO+4H++4e-→2M + 2H2O 纳米催化剂的制备 浸入法； 离子交流法； 吸附法； 蒸腾法； 醇盐法。 将多孔的氧化物衬底浸入均匀分 散有金属纳米粒子(2nm)的溶液 中使金属纳米粒子堆积在上面， 然后取出即可。 将衬底(沸石、SiO 2 等)进行外表 处理，然后将其放入含有复合离 子的溶液中（复合阳离子有 Pt(NH3) 2+ 4 、 Rh(NH3)5 Cl2+ 等），通 过置换反响，衬底上的活性阳离 子替代了复合阳离子中的贵金属 离子。 把衬底放入含有Rb6(CO)6、Ru3(CO)12 等 聚合体的有机溶剂中，将吸附在衬 底上的聚合体进行分化，复原处理， 就在衬底上构成了粒径约1nm的金 属纳米粒子。 将纯金属在惰性气体中加热蒸腾， 构成纳米粒子，直接附着在催化 剂衬底上。此办法的长处是纯度 高、尺度可控。 将金属的乙二醇盐与含有衬底元 素的醇盐混合，首要构成溶胶， 然后使其凝胶化、熔烧、复原， 构成金属纳米粒子，并涣散在衬 底资猜中。 碳纳米管的制备 火花法； 热气法； 激光炮击法。 火花法 将两根石墨棒衔接电源，棒端间 距为数毫米。通电后，电弧使石 墨气化成为等离子体，此法能够 制备几乎没有缺点的单层或多层 碳纳米管。 热气法 将基板放进加热炉里加热到600℃， 然后渐渐充入甲烷一类的含碳气 体，气体分化时发生自在的碳原 子，碳原子从头结合或许构成碳 纳米管。 激光炮击法 用脉冲激光替代电加热使碳气化， 得到碳纳米管，一般产率可达70 ％。长处是主产品为单层碳纳米 管，经过改动反响温度可操控管 的直径。 电极涣散层 将碳纸或碳布屡次浸入聚四 氟乙烯乳液(PTFE)并用称重法 确认浸入的PTFE量； 将碳纸置于烘箱(330-340℃)内进 行热处理； 对其进行整平处理，消除由 于碳纸或碳布外表坑凹不平， 对制备催化层的影响。 整平工艺进程 以水或水与乙醇作为溶剂，将乙 炔黑或碳黑与PTFE配成分量为1:1 的溶液，用超声波震动，混合均 匀，再使其沉降；倒出上部清液， 将沉降物刮到经憎水处理的碳纸 或碳布上，对其外表整平。 PEMFC作业原理 对PEM的要求 较好的化学和电化学稳定性； 恰当的力学强度和稳定性； 外表性质适于与催化剂结合； 对反响气体的渗透性低； 质子传导率高级性质。 优秀的热稳 定性和化学 商业化的质子交流膜 稳定性 吸附水的 媒质 树脂组成的一般过程 四氟乙烯与SO3反响构成环砜； 环砜与碳酸钠缩聚，随后与四