燃料電池及燃料電池汽車

1、燃料電池及燃料電池及燃料電池汽車燃料電池汽車能源能源 環(huán)境環(huán)境2燃料電池歷史背景燃料電池(Fuel Cell) 將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置1839年格羅夫成功研制了第一臺氫氧燃料電池20世紀(jì)50年代以前，燃料電池一直處于理論與應(yīng)用基礎(chǔ)的研究階段60年代 UTC研制成功Apollo登月探測器(1961)的主電源Bacon型中溫氫氧燃料電池(AFC)；雙子星宇宙飛船(1965)也采用了通用生產(chǎn)的PEMFC作為主電源37080年代 能源危機(jī)和航天軍備競賽大大推動了燃料電池的發(fā)展，以美國為首的發(fā)達(dá)國家開始大力支持民用燃料電池的開發(fā)90年代以來，人類日益關(guān)注環(huán)境保護(hù)。以質(zhì)子交換膜

2、燃料電池為動力的電動汽車，直接甲醇燃料電池的便攜式移動電源，高溫燃料電池電站等開始發(fā)展起來4燃料電池的分類按電解質(zhì)的不同，可分為： 堿性燃料電池（）； 磷酸型燃料電池（）； 熔融碳酸鹽燃料電池（）； 固體氧化物燃料電池（）； 質(zhì)子交換膜燃料電池（ F）按工作溫度的不同，可分為：低溫燃料電池高溫燃料電池5AFC，100PAFC，200PEMFC，100MCFC，650SOFC，1000按時間順序劃分：第一代 AFC;第二代 PAFC;第三代 MCFC;第四代 SOFC;第五代 PEMFC燃料電池工作原理6需催化劑Pt，PEMFC同7Li與K混合的碳酸鹽ZrO2(氧化鋯)質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換

3、膜燃料電池：PEMFC是繼AFC、PAFC、MCFC、SOFC之后正在迅速發(fā)展起來的溫度最低、比能最高、啟動最快、壽命最長、應(yīng)用最廣的第五代燃料電池，也是最有前途的燃料電池技術(shù)，既可用于分布式發(fā)電（美國已建立電站），又廣泛應(yīng)用于交通動力（世界上絕大多數(shù)汽車廠商都在從事PEMFC燃料電池汽車的研究），也為現(xiàn)今眾多電子設(shè)備提供了一種便攜高能的移動電源8直接甲醇燃料電池：DMFC能量密度高、經(jīng)濟(jì)性好、燃料儲存攜帶方便，用于小功率場合，是理想的便攜電源，被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備和單兵電源系統(tǒng)。9空氣極：3O2 + 12H+ + 12e 6H2O燃料極：2CH4O + 2H2O - 12e 12H+ + 2

4、CO2總反應(yīng)式：2CH4O + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2ONafion膜的甲醇滲透和中間產(chǎn)物CO對催化劑的毒性燃料電池汽車2014.11.18 豐田發(fā)布了售價5.75萬美元的量產(chǎn)版燃料電池汽車Mirai本田也將在2016推出一款量產(chǎn)版氫動力汽車大眾在2014洛杉磯車展上展示了包括奧迪A7 h-tron 等在內(nèi)的三款氫燃料電池車寶馬很快就會宣布一款燃料電池驅(qū)動的原型車；包括通用汽車在內(nèi)的其他汽車制造商也在測試燃料電池汽車。10Mirai結(jié)構(gòu)11燃料電池汽車優(yōu)勢1. 能源效率高 能源效率是指在能源開采、加工轉(zhuǎn)換、存儲運輸和終端使用等活動中所得到的能源量與實際消耗量之比。1

5、22.零排放 氫燃料電池堆棧在產(chǎn)生電能的過程中只產(chǎn)生水，真正地實現(xiàn)了“零排放”目標(biāo) (霧霾嚴(yán)重)3.續(xù)航長 加滿氫（ 5公斤）的狀態(tài)下續(xù)航里程達(dá)到500公里（電動汽車充滿電僅跑200公里）4.燃料補(bǔ)充時間段 加滿氫只需 3-5 分鐘（電動汽車充滿電需6-8小時） 13燃料電池汽車存在問題（成本）1.汽車造價高 鉑是質(zhì)子交換膜燃料電池堆的催化劑,單車用量約為50g, 價值高達(dá)1200美元,占燃料電池堆成本的25%左右。同時,由于高壓儲氫罐中氫氣壓力高達(dá)700bar,強(qiáng)度高、重量輕的碳纖維復(fù)合材料得到大量應(yīng)用,單車用量近90kg,價值約2500美元,重量和成本均占整個儲氫罐的70%左右。2.加氫站

6、建設(shè)成本高 普通的電動汽車充電站只需花十萬美元左右，特斯拉的超級充電站建造成本達(dá)30萬美元。但建造一個氫氣燃料站需要花費100萬至200萬美元。因此，美國現(xiàn)在只有大約50個氫氣站，其中22個位于加州。3.能源消耗量大 氫氣主要來源 甲烷水蒸氣重整14燃料電池汽車進(jìn)展與規(guī)劃田中貴金屬工業(yè)公司計劃通過不斷革新，在 20152020 年，實現(xiàn)每車鉑催化劑用量 10g 以下，相當(dāng)于目前傳統(tǒng)汽車搭載的廢氣凈化裝置鉑用量；另外，非鉑催化劑等方面的研究也在不斷推進(jìn)。對電解質(zhì)膜的修飾、改性和開發(fā)新型低成本電解質(zhì)膜不斷進(jìn)展日本計劃到 2015 年，建設(shè) 100 所加氫站；到 2025 年，增至 1000 所德國計劃在2015年之前將加氫站數(shù)量增加到50座，在2023年達(dá)到400座。中國目前兩座加氫站 北京（2006）、