武汉理工大学-燃料电池技术-复习要点

1、燃料电池技术基础课程复习要点课程教学内容:燃料电池的综述:电极热力学、动力学、发电效率与电催化（重点）:质子交换膜燃料电池（PEMFC）（重点）直接甲醇燃料电池（DMFC）（重点）:碱性燃料电池（AFC）:磷酸燃料电池（PAFC）:熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）:固态氧化物燃料电池（SOFC）（重点）燃料电池的表征（重点）第1章燃料电池的综述:燃料电池（Fuel Cell）的定义燃料电池与一般传统电池（battery）的相同点与不同点燃料电池按照燃料的来源分类:氢氧燃料电池的概念:氢氧燃料电池基本结构燃料电池的种类燃料成分对燃料电池的影响各种燃料电池的电解质、催化剂、工作温度、性能特点构成燃料

2、电池的基本元件燃料电池所采用的电解质隔膜的分类电极触媒层必须同时具备的四种通道电解质的功能电解质的分类及其特点为什么电解质载体所制作的多孔隔膜的孔径必须小于多孔电极的孔径？对燃料电池双极板材料有什么要求？双极板材料及其优缺点燃料电池组的组装方式、设计流程电池组密封的主要问题及其解决方法第2章电极热力学、动力学、发电效率与电催化为什么要研究电极热力学和动力学？电极热力学（electrode thermodynamics）的概念可逆燃料电池、可逆电极、可逆电极电位的概念自由能与理想电位的关系、理想电位与温度的关系、理想电位与压力的关系（活性度的概念、反应物质活性度大小的表现、Nernst方程式）燃

3、料电池的电动势极化（polarization）、过电位（overpotential）三类极化、三类过电位、极化曲线图 Tafel方程与Tafel图:能量转换装置的效率:燃料电池理想效率、电化学效率、燃料电池的实际效率、燃料电池系统效率及其相 互关系电催化的概念电催化剂的作用原理：通过改变反应途径，使反应过程中的活化能降低评价燃料电池电催化剂(触媒)的三个主要技术指标：稳定性、电催化活性、电导率第3章质子交换膜燃料电池(PEMFC)基本结构:包括两块多孔气体扩散电极与固态高分子聚合物电解质膜PEMFC的工作原理、特点质子交换膜的电阻与膜内的水分含量、膜的厚度有关。构成质子交换膜燃料电池的关键材料

4、与元器件：质子交换膜，触媒与电催化反应、 电极、膜电极组、双极板与流场PEM的功用与特性Nafion膜的立体结构：主干、离子簇、侧键氢离子在质子交换膜中的传导机制质子交换膜内水迁移主要形式：电渗力、扩散作用、压力作用气体扩散层GDL的功用及其材质特性目前GDL材料影响单电池性能的因素电池组的关键技术：密封、水管理、增湿、散热等水管理不当造成的负面影响：膜脱水(dewatering)、电极水泛滥(flooding)或者反应气 体被水蒸气稀释皿订讨仍等散热方式：对流或相变化(或蒸发)第4章 直接甲醇燃料电池(DMFC)电极反应方程式PEMFC与DMFC电极过电位的比较甲醇在伯触媒表面的吸附/脱氢过

5、程的反应机制影响DMFC性能的因素(表)第5章 碱性燃料电池(AFC)电解质载体、电解质、工作温度特点、缺点导电离子、水生成侧比能量的概念，质量比能量、体积比能量第6章磷酸燃料电池(PAFC)电解质、工作温度三相界面的原理冷却技术：沸腾冷却与强制对流冷却两种第7章熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)电解质、电解质载体、工作温度、载流子、催化剂第8章固态氧化物燃料电池（SOFC）: SOFC的工作原理、特点:载流子的概念：携带电荷进行定向输送形成电流的带电质点。固态电解质：具有某种离子或载流子的固体物质称为固态电解质固体电解质的分类：按导电离子的种类分为阴离子固体电解质、阳离子固体电解质 及混合型固体

6、电解质三大类。阴离子固体（态）电解质阳离子固体（态）电解质SOFC电池结构形式：管式（tubular design），叠层波纹板式（monolithic design）和平板 式 （planar design）杂质对性能的影响第9章燃料电池的表征了解可能需要表征的各种燃料电池特性参数表征燃料电池有两个主要目的燃料电池表征技术的分类：电化学表征技术（现场）；非现场表征技术。电化学表征技术（现场）：运用电化学变量如电压、电流、时间来表征燃料电池在工 作条件下的性能。主要的现场电化学表征方法主要的非现场表征方法两类基本的电化学表征技术：恒电势技术和恒电流技术恒电势技术和恒电流技术的基本概念和特点测量燃料电池的i-V曲线时，需要注