燃料电池及燃料电池汽车

1、燃料电池及燃料电池及燃料电池汽车燃料电池汽车能源能源 环境环境2燃料电池历史背景燃料电池(Fuel Cell) 将存在于燃料与氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置1839年格罗夫成功研制了第一台氢氧燃料电池20世纪50年代以前，燃料电池一直处于理论与应用基础的研究阶段60年代 UTC研制成功Apollo登月探测器(1961)的主电源Bacon型中温氢氧燃料电池(AFC)；双子星宇宙飞船(1965)也采用了通用生产的PEMFC作为主电源37080年代 能源危机和航天军备竞赛大大推动了燃料电池的发展，以美国为首的发达国家开始大力支持民用燃料电池的开发90年代以来，人类日益关注环境保护。以质子交换膜

2、燃料电池为动力的电动汽车，直接甲醇燃料电池的便携式移动电源，高温燃料电池电站等开始发展起来4燃料电池的分类按电解质的不同，可分为： 碱性燃料电池（）； 磷酸型燃料电池（）； 熔融碳酸盐燃料电池（）； 固体氧化物燃料电池（）； 质子交换膜燃料电池（ F）按工作温度的不同，可分为：低温燃料电池高温燃料电池5AFC，100PAFC，200PEMFC，100MCFC，650SOFC，1000按时间顺序划分：第一代 AFC;第二代 PAFC;第三代 MCFC;第四代 SOFC;第五代 PEMFC燃料电池工作原理6需催化剂Pt，PEMFC同7Li与K混合的碳酸盐ZrO2(氧化锆)质子交换膜燃料电池质子交换

3、膜燃料电池：PEMFC是继AFC、PAFC、MCFC、SOFC之后正在迅速发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的第五代燃料电池，也是最有前途的燃料电池技术，既可用于分布式发电（美国已建立电站），又广泛应用于交通动力（世界上绝大多数汽车厂商都在从事PEMFC燃料电池汽车的研究），也为现今众多电子设备提供了一种便携高能的移动电源8直接甲醇燃料电池：DMFC能量密度高、经济性好、燃料储存携带方便，用于小功率场合，是理想的便携电源，被广泛应用于电子设备和单兵电源系统。9空气极：3O2 + 12H+ + 12e 6H2O燃料极：2CH4O + 2H2O - 12e 12H+ + 2

4、CO2总反应式：2CH4O + 3O2 + 4OH- = 2CO32- + 6H2ONafion膜的甲醇渗透和中间产物CO对催化剂的毒性燃料电池汽车2014.11.18 丰田发布了售价5.75万美元的量产版燃料电池汽车Mirai本田也将在2016推出一款量产版氢动力汽车大众在2014洛杉矶车展上展示了包括奥迪A7 h-tron 等在内的三款氢燃料电池车宝马很快就会宣布一款燃料电池驱动的原型车；包括通用汽车在内的其他汽车制造商也在测试燃料电池汽车。10Mirai结构11燃料电池汽车优势1. 能源效率高 能源效率是指在能源开采、加工转换、存储运输和终端使用等活动中所得到的能源量与实际消耗量之比。1

5、22.零排放 氢燃料电池堆栈在产生电能的过程中只产生水，真正地实现了“零排放”目标 (雾霾严重)3.续航长 加满氢（ 5公斤）的状态下续航里程达到500公里（电动汽车充满电仅跑200公里）4.燃料补充时间段 加满氢只需 3-5 分钟（电动汽车充满电需6-8小时） 13燃料电池汽车存在问题（成本）1.汽车造价高 铂是质子交换膜燃料电池堆的催化剂,单车用量约为50g, 价值高达1200美元,占燃料电池堆成本的25%左右。同时,由于高压储氢罐中氢气压力高达700bar,强度高、重量轻的碳纤维复合材料得到大量应用,单车用量近90kg,价值约2500美元,重量和成本均占整个储氢罐的70%左右。2.加氢站

6、建设成本高 普通的电动汽车充电站只需花十万美元左右，特斯拉的超级充电站建造成本达30万美元。但建造一个氢气燃料站需要花费100万至200万美元。因此，美国现在只有大约50个氢气站，其中22个位于加州。3.能源消耗量大 氢气主要来源 甲烷水蒸气重整14燃料电池汽车进展与规划田中贵金属工业公司计划通过不断革新，在 20152020 年，实现每车铂催化剂用量 10g 以下，相当于目前传统汽车搭载的废气净化装置铂用量；另外，非铂催化剂等方面的研究也在不断推进。对电解质膜的修饰、改性和开发新型低成本电解质膜不断进展日本计划到 2015 年，建设 100 所加氢站；到 2025 年，增至 1000 所德国计划在2015年之前将加氢站数量增加到50座，在2023年达到400座。中国目前两座加氢站 北京（2006）、