中国燃料电池的研究发展如何？

来源：宝鄂实业 2019-10-24 04:43 点击量：次

1 燃料电池

燃料电池是一种不断输入燃料进行化学反应，将化学能直接转化为电能的装置 [4]，燃料通常为甲醇、乙醇、纯氢气、天然气及汽油等。

离子交换膜燃料电池中，以氢氧为燃料的电池最常见，通过特殊催化剂使燃料与氧发生反应产生二氧化碳和水。这一过程的燃料廉价，化学反应不存在危险，二氧化碳排放量比一般方法低很多，生成的产物水无害，是一种低污染性的能源 [5]，这是现今其他动力来源望尘莫及的。目前，计算机和汽车企业开始着力于开发燃料电池以替代传统的电池电源，汽车领域中燃料电池的应用，已成为能源发展的必然趋势

作为一种能量转化装置，燃料电池是按照原电池工作原理，直接将燃料和氧化剂中储存的化学能转化为电能，其反应实质是氧化还原反应，工作原理如图 1 所示。

燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和外部电路 4 部分组成，其阳极和阴极分别通入燃料气和氧气（空气），阳极上燃料气放出电子，外电路传导电子到阴极并与氧化气结合生成离子，在电场作用下，离子通过电解质转移到阳极上再与燃料气进行反应，最后形成回路产生电。与此同时，因为燃料自身的反应及电池存在的内阻，燃料电池也要排出一定的热量，以保持电池恒定的工作温度。从外表上看像一个蓄电池，但实质上它不能「储电」而是一个「发电厂」。

其中，阴阳极不仅可以传导电子，还能作为氧化还原反应的催化剂。为便于反应气体的通入和产物的排出，两极往往采用多孔结构。电解质则主要起到传递离子和分离燃料气、氧化气的作用，一般情况下为致密结构。

燃料电池作为一个转换装置，仅仅是将存储于燃料物质中的化学能转换成电能 [7]。从原则上讲，只要接连不断地供给化学燃料，燃料电池就可以持续不断的发电，这是继核电、水力、火力之后的第 4 代发电技术。

燃料电池成为国内外企业的关注热点，这主要是源于它自身的优点：

能量转化效率高；

燃料选择范围广；

清洁、污染少；

噪声低；

比能量高、可靠性强；

负荷响应快，具有超强的适用能力。

尽管燃料电池拥有如此多吸引人的优势，可它在运行推广过程中仍然有一些不足，主要存在的问题是 [9]：

成本较高；

功率密度仍需提高；