直接醇类燃料电池
5．1 概述
在20世纪90年代，质子交换膜燃料电池(PEMFC)在关键材料与电池组方面取得了突破性的进展。但在向商业化迈进的过程中，氢源问题异常突出，氢供应设施建设投资巨大，氢的贮存与运输技术以及氢的现场制备技术等还远落后于PEMFC的发展，氢源问题成为阻碍PEM-FC广泛应用与商业化的重要原因之一。因此在20世纪末，以醇类直接为燃料的燃料电池，尤其是直接甲醇燃料电池(direct methanol fuelcell，DMFC)成为研究与开发的热点，并取得了长足的进展。
甲醇可由水煤气或天然气合成，是重要的化工原料和燃料，它的主要物化性质如表5—1所示。
成6个电子转移的过程中，会生成众多稳定的或不稳定的中间物；有的中间物会成为电催化剂的毒物，导致电催化剂中毒，严重降低电催化剂的电催化活性。因此在DMFC开发过程中CH3OH直接氧化电催化剂的研究开发、反应机理等研究至今仍是研究的热点[1]，它的进展直接关系到DMFC的发展。
由CHaOH阳极电化学氧化方程可知，每消耗1mol的甲醇，同时也需1 mol的水参与反应。依据甲醇与水的阳极进料方式不同，DMFC可区分为两类。
(1)以气态CH30H和水蒸气为燃料由于水的气化温度在常压下为100℃，所以这种DMFC工作温度一定要高于100℃。由于至今实用的质子交换膜(如Nafion膜)传导H+均需有液态水存在，所以在电池工作温度超过100℃时反应气工作压力要高于大气压，这样不但导致电池系统的复杂化，而且当以空气为氧化剂时，增加空压机的功耗，降低电池系统的能量转化效率。至今由于可在150～200℃下稳定工作，并且无需液态水即能传导H+的质子交换膜尚在研究、探索中，所以采用这种以气态CH30H和水蒸气进料的DMFC研究工作相对较少。
(2)DMFC采用不同浓度的甲醇水溶液为燃料采用这种方式运行的DMFC，在室温及100℃之间可以采用常压进料系统，当电池工作温度高于100℃时，为防止水气化蒸发导致膜失水，也必须采用加压系统。
直接甲醇燃料电池
所谓直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)，它属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC) ，直接甲醇燃料电池(DMFC) 低温生电、燃料成分危险性低与电池结构简单等特性使直接甲醇燃料电池(DMFC)可能成为可携式电子产品应用的主流。
直接甲醇燃料电池（DMFC）
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳，质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
碱性条件
总反应式：2CH4O+3O2=2CO2+4H2O
正极：3O2+12e~+6H20=12OH~
负极：2CH4O-12e~+12OH~=2CO2+10H2O
酸性条件
总反应同上
正极：3O2+12e~+12H+=6H2O
负极：2CH4O-12e~+2H2O=12H+2CO2
这种电池的期望工作温度为120℃以下，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢然后再与氧反应。
这种电池的期望工作温度为120℃，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。不过，这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和勿需进行重整便能工作而相形见拙。直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期，但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源，将来还具有为指定的终端用户使用的潜力。
熔融碳酸盐燃料电池
融碳酸盐燃料电池（MCFC）
1980年研制成功，在650摄氏度下工作，把熔融碳酸盐作为电解质，把送到正极的二氧化碳作为离子载体。不需要催化剂，而且可以使用天然气等其他气体燃料。但是启动时间较长。
6．1 工作原理[1]
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的概念最早出现于20世纪40年代。50年代Broes等人演示了世界上第一台MCFC。80年代，加压工作的MCFC开始运行。
目前，MCFC的试验与研究工作主要在两方面。应用基础研究集中在解决电池材料的抗熔盐腐蚀问题，以期延长电池的寿命。在美国、日本与西欧一些国家，MCFC的试验电厂建设正在全面展开，其规模已达到1--2 MW。
MCFC的工作温度约650℃，余热利用价值颇高。该电池所用的电催化剂以镍为主，不使用贵金属；并且，它可以采用脱硫煤气或天然气为燃料。它的电池隔膜与电极均采用带铸方法制备，工艺成熟，易于大批量生产。若应用基础研究能成功地解决电池关键材料的腐蚀等技术难题，使电池使用寿命从现在的1万一2万h延长到4万h，MCFC将很快地实现商品化，MCFC作为分散型电站或中心电站将迅速进入发电设备市场。
MCFC的工作原理及电池结构如图6-1和图6-2所示。由图6-2可知，构成MCFC的关键材料与部件为阳极、阴极、隔膜和集流板或双极板等。
MCFC的电极反应为：
池的区别是，在阴极，二氧化碳为反应物；在阳极，二氧化碳为产物。每通过两个法拉第常数的电量，就有1mol CO2从阴极转移到阳极。为确保电池稳定连续地工作，必须将在阳极产生的二氧化碳返回到阴极。通常采用的办法是将阳极室所排出的尾气经燃烧消除其中的氢和一氧化碳后，进行分离除水，然后再将二氧化碳送回到阴极。
依据Nernst方程，MCFC的可逆电位E为
式中，上标c代表阴极；a代表阳极。
产品应用 应用一：空压站闭式循环水冷却系统 空压站闭式循环水冷却系统主要服务于水冷空压机、冷冻式压缩空气干燥机等设备的冷却。闭式冷却系统主要包括闭式冷却塔、循环水泵组、稳压排气装置、防冻装置、自动调节控制可视系统。 应用二：制冷站闭式循环水冷却系统 制冷站闭式循环水冷却系统主要服务于水冷制冷机组、机房空间、设备运行车间等空间的冷却。闭式冷却系统主要包括闭式冷却塔、循环水泵组、稳压蓄冷水箱、防冻装置、自动调节控制可视系统。
应用三：中频电炉炉体和电源闭式循环水冷却系统 中频电炉在日常工作中，炉体和电源需要循环水来冷却，带走多余的热量。 应用四：液压站液压油的闭式循环水冷却系统 液压站液压油在工作中会产生大量的热量，需要将此热量带走，来稳定液压油的温度，保证液压油的性能。闭式冷却系统主要包括闭式冷却塔、循环水泵组、稳压排气装置、膨胀水箱、板式换热器（管壳式换热器）防冻装置、自动调节控制可视系统。
应用五：大功率变频器及机房闭式循环水冷却系统 由于大功率变频器（或机房其他设备）在运行中有2%-4%左右的损耗，这些损耗都变成热量，如果不及时将热量导出变频室，将危害变频器的正常运行。闭式冷却系统主要包括闭式冷却塔、循环水泵组、稳压排气装置、空气处理机、防冻装置、自动调节控制可视系统。 采用风道将变频器内热风直接引入空气处理机组降温过滤处理后，送出35～40℃ 冷却风循环进入变频器内；同时热风通过空气处理机组内的铜管翅片式表冷器把热量间接换热传递给循环水，空气处理机组出来的热水进入闭式冷却塔蒸发冷却散热后回到空气处理机组。 由于闭式循环冷却系统的循环冷却水在密闭的管路内循环，不受外界环境的影响，有效的保护了循环水水质，避免了换热器结垢，堵塞，清洗的麻烦，大大提高了换热效率，具备清洁、节能、低水耗的优点，同时也广泛应用于焊接系统、涂装系统、连铸结晶、注塑机、真空泵、单晶炉、多晶炉等系统及设备的冷却。
燃料电池原理与发展 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。 近20多年来，燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂和质子交换膜燃料电池电厂。燃料电池的结构与普通电池基本相同，有阳极和阴极，通过电解质将这两个电极分开。与普通电池的区别是，燃料电池是开式系统。它要求连续供应化学反应物，以保证连续供电。其工作原理：燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。 介绍一下熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）一、MCFC概述 1.1 燃料电池简述燃料电池(FC)是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图1-1所示。它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料(如氢)的氧化过程，阴极催化氧化剂(如氧)的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。总体上，燃料电池具有以下特点： (l) 不受卡诺循环限制，能量转换效率高。 (2) 燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定。
燃料电池原理及习题解答 在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。 1、燃料电池总反应方程式的书写 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。 2、燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O2＋4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。 ⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸） 在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O。 ⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液） 在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。 ⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物） 在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在， O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。 ⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。
非铂低铂燃料电池催化剂的研究进展 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决目前我们所面临的能源危机和环境污染问题具有重要意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为21 世纪的高科技之首；在我国的科技发展规划中，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。 催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的 1/3。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，但使用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究有碳负载的铂钌合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的 Pt/C 和 PtRu/C 催化剂等。为了有效降低燃料电池的成本，主要采用集中两个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。本文就此对近年来的研究现状进行综述。 1 非铂催化剂 非铂催化剂在酸性直接醇类燃料电池中的研究非铂催化剂的研究，主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来，研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳
极催化剂，也显示了诱人的应用前景。以下从影响催化剂性能的几个因素对近年来的相关工作进行讨论。 催化剂的组成直接影响其性能。Colmenares 等合成用 Se修饰的Ru/C 催化剂 (RuSey/C) 应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极催化，结果表明在～ V 电压下，Se 的加入促进了氧还原并减少了生成 H2O2的趋势；少量甲醇的存在对于 RuSey/C 催化氧还原影响较小，说明这类催化剂具有较好的抗甲醇性能。Jose' 等合成了两种非铂催化剂 Pd-Co-Au/C 和Pd-Ti/C，在质子交换膜燃料电池氧还原中的活性与现在常用的Pt 催化剂活性相当。Shao 等制备了 Pd-Fe/C 系列催化剂用于氧还原反应，结果表明 Pd3Fe/C 氧还原活性比商业催化剂Pt/C (ETEK)好。Wang 等采用有机溶胶法合成了 PdFeIr/C 催化剂，研究表明 Fe 和 Ir 的添加，大大增加了催化剂的分散性，从而提高了催化剂的活性，该催化剂表现出较高的氧还原能力和较好的耐甲醇性能。Mayanna 等合成了不同组成的 Ni-Pd合金膜催化剂，并研究了在硫酸环境中的甲醇电氧化性能，发现与纯 Ni 相比其阳极峰电流明显增大，合金化以后其表面积增加了近 300 倍。 制备方法与合成条件对催化剂性能的影响显着。Shen 等利用微波交替加热法制备了 Pd/MWCNT 电催化剂，发现在碱性溶液中显示了良好的甲醇催化氧化性能，与 Pt/C 相比，氧化电位负移了 100 mV 左右。同时他们还研究了多种氧化物对Pd/C 催化氧化多种醇类（甲醇、乙醇、乙二醇等）的促进作用，发现在碱性溶液中 Pd-NiO/C 对乙醇的氧化与 Pt/C 相比负移了 300 mV 左右。他们用类似方法合成了 AuPd-WC/C 复
三、试简述五大类燃料电池的工作原理和各自的特点 燃料电池按燃料电解质的类型来分类的，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。 3.1 碱性燃料电池（AFC） 碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。 3.1.1原理 使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。 负极反应：2H2 + 4OH-→ 4H2O + 4e- 正极反应：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。 如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。 3.1.2 特点 低温性能好，温度范围宽，并且可以在较宽温度范围内选择催化剂，但是才用的碱性电解质易受CO2的毒化作用因此必须要严格出去CO2，成本就偏高。 3.2 磷酸燃料电池（PAFC） 磷酸燃料电池（PAFC）是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。正如其名字所示，这种电池使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，位于
直接甲醇燃料电池研究进展 摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池(DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广阔的发展前景。 关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂 Performance study on direct methanol fuel cell Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so far, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had several advantages including ease transportation and storage of the fuel, reduced system weight, size and complexity, high energy efficiency. Polymer electrolyte membrane direct methanol fuel cells (PEMDMFC) were ideal power source for vehicles with bright prospects to be expected. . Key words: DMFC; methanol; crossover; membrane; electrocatalyst 0引言 由于汽车尾气污染越来越严重, 从而引起世界各国的关注。汽车尾气污染的根源在于汽车发动机使用的汽油。甲醇是一种易燃液体, 燃烧性良好, 辛烷值高,抗爆性能好。甲醇又是一种洁净燃料, 燃烧时无烟,燃烧速率快, 排气污染少。不管燃烧汽油还是燃烧甲醇作汽车的动力都需要使用内燃机, 因此其噪音污染及燃料燃烧不完全引起的排放物污染是不可避免的。使用电动汽车是解决汽车尾气污染的根本办法, 同时还可以减少内燃机造成的噪音污染。燃料电池有内燃机使用燃料重量轻, 补充燃料方便等优点, 无需充电, 它的最大优点在于可把燃料的化学能直接转变成电能, 其效率不受卡诺循环限制。直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell,简称为DMFC) 无需将甲醇转变成氢源, 利用甲醇
在闭式循环冷却水系统中，板式换热器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流，波纹采用人字形波纹，这些传热板的波纹斜交，即在相邻的传热板上具有倾斜角相同而方向不同的波纹。沿流动方向横截面积是恒定的，但是由于流动方向不断变化致使流道形状改变，而引起湍流。今天就简单为大家介绍下板式换热器在闭式循环冷却水系统的应用： 板式换热器 1、一般换热器板片的波纹深度为3-5mm，湍流区流速约为0.1-1.0m/s，板片很薄，厚度为0.4-1mm，相邻的板有反方向的人字形沟槽，两种沟槽的交叉点就形成接触点，这样还可以消除振动，并且在促进湍流和热交换的同时，消除了由于疲劳裂缝引起的内部泄漏。人字形波纹板湍流度较高，高湍流还能充分发挥清洗作用，可以特别有效的将沉积污垢减至最小，但是波纹板的接触点较多，当液体水质差，含有悬浮的固体颗粒、杂物和水草等时，由于板间隙很窄，所以要尽可能的保证将所有2mm以上的颗粒在进入换热器以前，都要过滤掉，假如
过滤网不能有效发挥作用，就容易发生堵塞。 2、在闭式循环冷却水系统中，冷却水侧与被冷却水侧流动均匀湍流，两种流体逆向流动，由于波纹的作用引起湍流，从而产生高传热率，高阻力压降以及高切应力场，这将导致抑制污垢在传热面上形成。其传热系数一般为 5000-6000w/(m2.k)，由此可节省换热器的面积。 艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂家。ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。
简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理 燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。 以磷酸型燃料电池为例，其反应式为： 燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电 燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力 目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源 天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用 碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。 总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。
非铂、低铂燃料电池催化剂的研究进展低温燃料电池是直接以化学反应方式将燃料的化学能转换为电能的能量转换装置，是一种绿色的能源技术，对解决目前我们所面临的能源危机和环境污染问题具有重要意义，美国《时代周刊》将燃料电池列为 21 世纪的高科技之首；在我国的科技发展规划中，燃料电池技术也被列为重要的发展方向之一。 催化剂是燃料电池中关键材料之一，催化剂的成本占到燃料电池成本的1/3。铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，但使用铂做为燃料电池催化剂也存在如下严重问题：（1）铂资源匮乏；（2）价格昂贵；（3）抗毒能力差。目前通过合金来改善催化剂的研究有碳负载的铂钌合金催化剂PtRu/C，以及添加有其他促进成分的 Pt/C 和 PtRu/C 催化剂等。为了有效降低燃料电池的成本，主要采用集中两个方面研究来降低铂载量：（1）开发非铂电催化剂；（2）开发研制低铂电催化剂。本文就此对近年来的研究现状进行综述。 1 非铂催化剂 非铂催化剂在酸性直接醇类燃料电池中的研究非铂催化剂的研究，主要采用钯基或钌基掺杂其他金属制备催化剂，近年来，研究人员用了多种方法制备了各种活性组分高度分散的钯基催化剂，在催化燃料电池的阴极氧还原反应（ORR）中显示了可与铂基催化剂相媲美的效果。同时，作为直接甲酸燃料电池（DFAFC）和直接乙醇燃料电池（DAFC）的阳极催化剂，也显示了诱人的应用前景。以下从影响催化剂性能的几个因素对近年来的相关工作进行讨论。
催化剂的组成直接影响其性能。Colmenares 等合成用 Se修饰的 Ru/C 催化剂 (RuSey/C) 应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极催化，结果表明在～ V 电压下，Se 的加入促进了氧还原并减少了生成 H2O2的趋势；少量甲醇的存在对于 RuSey/C 催化氧还原影响较小，说明这类催化剂具有较好的抗甲醇性能。Jose' 等合成了两种非铂催化剂 Pd-Co-Au/C 和Pd-Ti/C，在质子交换膜燃料电池氧还原中的活性与现在常用的 Pt 催化剂活性相当。Shao 等制备了 Pd-Fe/C 系列催化剂用于氧还原反应，结果表明 Pd3Fe/C 氧还原活性比商业催化剂Pt/C (ETEK)好。Wang 等采用有机溶胶法合成了PdFeIr/C 催化剂，研究表明 Fe 和 Ir 的添加，大大增加了催化剂的分散性，从而提高了催化剂的活性，该催化剂表现出较高的氧还原能力和较好的耐甲醇性能。Mayanna 等合成了不同组成的 Ni-Pd合金膜催化剂，并研究了在硫酸环境中的甲醇电氧化性能，发现与纯 Ni 相比其阳极峰电流明显增大，合金化以后其表面积增加了近 300 倍。 制备方法与合成条件对催化剂性能的影响显着。Shen 等利用微波交替加热法制备了 Pd/MWCNT 电催化剂，发现在碱性溶液中显示了良好的甲醇催化氧化性能，与 Pt/C 相比，氧化电位负移了 100 mV 左右。同时他们还研究了多种氧化物对Pd/C 催化氧化多种醇类（甲醇、乙醇、乙二醇等）的促进作用，发现在碱性溶液中 Pd-NiO/C 对乙醇的氧化与 Pt/C 相比负移了300 mV 左右。他们用类似方法合成了 AuPd-WC/C 复合催化剂，并研究了在碱性条件下对乙醇氧化的电催化行为。发现与相同催化剂载量的 Pt/C 催化剂相比，乙醇氧化的起始电位负移了 100 mV 左右，峰电流密度增加了 3 倍左右，而且还显示了良好的稳定性。徐常威等用水热法分解蔗糖制备出表层
第三章闭式循环冷却水系统 第一节闭式冷却水系统投运前的检查与操作 3.1.1 检修工作已结束，所有工作票终结，系统完好、现场整洁。 3.1.2 闭式冷却水泵与电机对轮连接完好，地脚螺栓坚固，联轴器防护罩完整牢固，电机接线良好，接地线连接完好。 3.1.3 热工各种表计齐全完整，并投入运行，确证热工保护投入运行。 3.1.4 闭式冷却水系统电动门送电，气动门控制气源送上，压缩空气压力不低于0.5MPa，各阀门开关正常。 3.1.5 关闭闭式冷却水系统所有放水门，开启闭式冷却水系统所有放空气门，系统各用户阀门根据具体情况投入。 3.1.6 开启膨胀水箱出口门及两台闭式冷却水泵入口门。 3.1.7 检查辅机冷却水系统已投入运行20分钟以上，投入一台闭式冷却水冷却器，另一台闭式冷却水冷却器备用。闭式冷却水冷却器投入时先投开式冷却水侧，再投闭式冷却水侧。 3.1.8 检查除盐水正常，凝结水补水系统已准备好。 3.1.9 开启除盐水向膨胀水箱补水门，闭式冷却水系统开始注水。 3.1.10 闭式冷却水系统各空气门见水后关闭。 3.1.11 膨胀水箱水位补至 1000—1600mm，投入膨胀水箱补水调门自动。 3.1.12 按规定进行闭式冷却水泵联锁试验合格。 3.1.13 闭式冷却水泵电机测绝缘合格后送电。 3.1.14 检查闭式冷却水泵出口电动门关闭。 3.1.15 检查投入部分闭式冷却水用户。 3.1.16 通知化学准备化验闭式冷却水水质。 第二节闭式冷却水系统的报警、联锁与保护 3.2.1 报警条件 1. 闭式膨胀水箱水位≤1000mm, 水位低报警, 联开补水调门； ≥1600mm, 联关补水调门； ≥1800mm，水位高报警。 2. 闭式循环水冷却器出口母管压力≤0.35MPa 报警，延时3s 联启备用泵。 3. 闭式循环水冷却器出口母管温度≥38℃报警。 4. 闭式循环泵电机线圈温度≥110℃报警。 5. 闭式循环泵电机轴承温度≥75℃报警，≥80℃延时3s 跳泵。 6. 闭式循环泵轴承温度≥75℃报警，≥80℃延时3s 跳泵。 7. 闭冷水膨胀水箱液位≤200，延时5s跳泵； 8. 闭式循环冷却水泵运行且出口电动门关，延时5S跳泵； 9. 闭式循环冷却水泵运行且入口电动门关，延时3S跳泵。 3.2.2 闭式冷却水泵允许启的条件： 1. 电机各相线圈温度低于110℃；
一、燃料电池的工作原理 燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CLCatalystLayer）而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料（例如氢气或甲醇），就可以提供持续电能。它的工作原理，是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。 在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，在阴极质子与氧和电子相结合产生水。也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应，生成水的过程，同时产生了电流，也可以理解为是电解水的逆反应。 燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子（H＋），释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H＋通过，并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下，以水蒸气的形式散发在空气中（对汽车用的大功率燃料电池就要设置水的回收装置）。注意，用氢作燃料电池所生成的是纯净水可以饮用，而用甲醇作燃料生成的水溶液中可能产生甲醛之类有毒物质不能饮用。图1为燃料电池工作原理的示意图。
二、燃料电池的分类 由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的，所以其种类也繁多，但目前主要有3种。 1 质子交换膜技术 质子交换膜技术（或者称聚合物电解液膜技术）——简称PEMFC （ProtonExchangeMembreneFuelCell）。由于它能提供比传统锂离子电池大约高出5～10倍的能量密度，比甲醇燃料电池也有更高的能量密度，所以，人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池，虽然它还存在着储存及安全等问题，但人们正在克服它，最终有望在3～5年实现可存储在像打火机大小的容器中，充一次氢气发电可供手机使用几天，它将是未来便携式电子产品供电系统的首选。 2 直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池——简称DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低，目前正在解决渗漏问题。 3 直接乙醇燃料电池 直接乙醇燃料电池——简称DEFC（DirectEthanolFuelCell）。为避免甲醇的渗漏问题，而采用乙醇，它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。
直接碳固体氧化物燃料电池的反应机理及其催化剂应用探讨 固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种氧浓差电池,是通过传递氧离子将燃料的化学能直接转换为电能的全固态新型发电装置。得益于高反应活性的氧离子,SOFC具有能量转换率高、燃料适用范围广等优势。 直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)是直接使用固体碳为燃料的SOFC,既具有固体碳能量密度高、来源丰富广泛、成本低廉等优点,也结合SOFC全固态结构、燃料适用范围广、无须任何高温液态介质等优势。本论文围绕DC-SOFC的阳极反应机理和应用不同碳源燃料的电池性能而展开,致力于为DC-SOFC的实际应用提供技术支持和理论依据。 首先,对DC-SOFC阳极反应动力学方面进行初步研究,为DC-SOFC的可行性和自维持性提供反应动力学方面的理论依据。在此基础上,探索碳燃料气化反应催化剂种类、担载量、担载方式等因素对电池性能和稳定性的影响。 发现了一种适用于DC-SOFC的天然担载催化剂的高性能生物质碳燃料,设计了以废弃塑料为燃料的SOFC系统,并得到理想的输出性能,拓展了SOFC的燃料适用范围,对SOFC的实际应用有指导作用。对DC-SOFC阳极反应动力学进行了初步研究。 通过浸渍-提拉法制备管状YSZ电解质支撑的SOFC,其电池结构为 Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC。通过设计尾气检测系统对正在运行中的DC-SOFC产生的尾气流速和成分进行在线检测。 研究结果表明,CO在阳极上发生电化学反应被消耗,CO2在碳燃料上发生Boudouard反应产生CO;电池的工作电流越大,CO的消耗速率和产生速率也越大。CO的消耗速率可以通过设定恒定的放电电流来控制为定值,然而CO的产生速率却因碳的不断消耗而逐渐减小。 当CO的产生速率减小到小于CO的消耗速率时,电池停止工作。对800?C时DC-SOFC阳极室内碳燃料到阳极间1 cm范围内的CO和CO2的互扩散速率进行了初步估算,发现在运行电流为1 A cm-2的电流密度下工作时,CO和CO2的扩散速率足以维持DC-SOFC连续运行,或者说,由于气体扩散速率对电池性能的阻碍作用可忽略不计。 针对DC-SOFC的应用,成功开发了一种用作DC-SOFC燃料的担载Fe催化剂的活性炭制备技术,称为湿法造粒技术。这种技术具有成本低廉、环境友好、能耗低、简单快速等显著优点。 具体是通过在碳和氧化铁粉末中添加适量的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液作为粘结剂,经过混合、干燥,得到催化剂分布均匀的活性炭燃料。采用压片法制备扣式YSZ电解质支撑DC-SOFC,对比了分别以湿法造粒工艺和离子浸渍工艺制备的Fe担载活性炭为燃料的DC-SOFCs的性能和放电稳定性。 结果表明,湿法造粒法制备的Fe担载活性炭对应的DC-SOFC性能可与传统离子浸渍法制备的Fe担载活性炭相媲美,且电池的放电时间和燃料利用率优于后者。从而表明湿法造粒技术是一种有利于大规模工业生产催化剂负载碳燃料的技术,对DC-SOFC的广泛应用有重要的推动作用。 为进一步拓展DC-SOFC的材料使用范围、降低成本、提高DC-SOFC的输出性能和燃料利用率,我们探索了以不同Ca担载量的活性炭为燃料的DC-SOFCs的电化学性能,并研究了Ca担载量对电池燃料利用率的影响。结果表明,5 wt.%Ca担载量的活性炭对应的DC-SOFC的输出性能、放电寿命和燃料利用率远优于相同担
闭式循环冷却水系统 本系统设有两台100％容量的闭式循环冷却水泵，两台100％容量的闭式循环冷却水热交换器，一台闭式循环冷却水膨胀水箱，水源来自凝结水系统，可以通过锅炉上水泵上水，也可以通过凝结水母管上水。 本系统主要为下列设备提供冷却水：汽机大机润滑油冷却器、空、氢侧密封油冷却器、发电机氢气冷却器、发电机定子水冷却器、汽机控制油冷却器、给水泵小汽机冷油器、凝泵轴承冷却水、凝泵电机冷却水、凝泵机械密封冷却水、电泵润滑油冷却器、电泵工作油冷却器、电泵电机空气冷却器、电泵机械密封冷却器、电泵前置泵机械密封冷却器、汽泵前置泵机械密封冷却器、汽泵机械密封冷却器、闭式泵电机冷却水、汽水取样冷却器、磨煤机油冷却器、磨煤机电机空气冷却器、启动再循环泵电机冷却器、空予器轴承冷却水、一次风机油站油冷却器、送风机油站油冷却器、脱硫风机电机空气冷却器、等离子点火装置、制氢站冷却水、引风机电机润滑油站冷却水等等。 1.2.7 润滑油储存及其净化系统 机组设有一台主油箱，一套润滑油净化装置，一台润滑油输送泵，和一台贮油箱，其中润滑油输送泵为两台机公用。 1.2.8凝结水系统 每台机组配备两台100%的凝结水泵，一台运行，一台备用。凝结水泵为上海KSB泵有限公司生产的NLT500-570*4S立式多级筒袋型凝结水泵，流量1630m3/h，扬程328m。凝结水热井中的凝结水由凝结水泵升压后，经中压凝结水精处理装置、汽封加热器和四台低压加热器后进入除氧器。 1.2.9给水系统 每台机组配备两台50%容量的汽动给水泵和1台30%容量的电动给水泵。每台汽动给水泵配置1台电动给水前置泵,电动给水泵采用调速给水泵，配有1台与主泵用同一电机拖动的前置泵和液力偶合器.在一台汽动给水泵故障时，电动给水泵和另一台汽动给水泵并联运行可以满足汽轮机90%铭牌负荷需要。电动给水泵采用上海KSB泵有限公司生产的HPT200-330-22/5Stage型给水泵和SQ250-560型前置泵，其配套偶合器采用奥地利VOITH公司的R17K450M型液力偶合器。汽动给水泵采用上海KSB泵有限公司生产的HPT300-340-6s/27型给水泵。汽泵前置泵为上海KSB泵有限公司生产的HZB253-640型前置泵。给水泵汽
燃料电池的工作原理 作者:佚名来源:不详录入:Admin更新时间：2008-8-18 10:07:07点击数：8 【字体：】 燃料电池的一般结构为:燃料（负极）|电解质（液态或固态）|氧化剂（正极）。在燃料电池中,负极常称为燃料电极或氢电极,正极常称为氧化剂电极、空气电极或氧电极。燃料有气态如氢气、一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物,液态如液氢、甲醇、高价碳氢化合物和液态金属,还有固态如碳等。按电化学强弱,燃料的活性排列次序为：肼>氢>醇>一氧化碳>烃>煤。燃料的化学结构越简单,建造燃料电池时可能出现的问题越少。氧化剂为纯氧、空气和卤素。电解质是离子导电而非电子导电的材料,液态电解质分为碱性和酸性电解液, 固态电解质有质子交换膜和氧化锆隔膜等。在液体电解质中应用微孔膜,0.2mm～0.5mm厚。固体电解质为无孔膜,薄膜厚度约为20μm。 燃料电池的反应为氧化还原反应,电极的作用一方面是传递电子、形成电流;另一方面是在电极表面发生多相催化反应,反应不涉及电极材料本身,这一点与一般化学电池中电极材料参与化学反应很不相同,电极表面起催化剂表面的作用。 在氢氧燃料电池中,氢和氧在各自的电极反应。氧电极进行氧化反应,放出电子,氢电极进行还原反应,吸收电子,总反应为: O2＋2H2→2H2O 反应结果是氢和氧发生电化学燃烧,生成水和产生电能。由热力学变量可得到以下理论电动势和理论热效率公式： Eo=－(ΔG/2F)=1.23V η=ΔG/ΔH=83.0％ 式中,ΔG和ΔH分别为自由能变化和热焓变化,F是法第常数。
燃料电池工作的中心问题是燃料和氧化剂在电极过程中的反应活性问题。对于气体电极过程,必需采用多孔气体扩散电极和高效电催化剂,提高比表面,增加反应活性,提高电池比功率。 氢在负极氧化是氢原子离解为氢离子和电子的过程,若用有机化合物燃料,首先需要催化裂化或重整,生成富氢气体,必要时还要除去毒化催化剂的有害杂质。这些反应可在电池内部或外部进行,需附加辅助系统。正极中的氧化反应缓慢,燃料电池的活性主要依赖正极。随着温度升高,氧的还原反应有相当的改善。高温反应有利于提高燃料电池反应活性。 对于燃料电池发电系统,核心部件是燃料电池组,它由燃料电池单体堆集而成,单体电池的串联和并联选择,依据满足负载的输出电压和电流,并使总电阻最低,尽量减小电路短路的可能性。其余部件是燃料预处理装置、热量管理装置、电压变换调整装置和自动控制装置。通过燃料预处理,实现燃料的生成和提纯。燃料电池的运行或起动,有的需要加热,工作时放出相当的热量,由热量管理装置合理地加热或除热。燃料电池工作时,在碱性电解液负极或酸性电解液正极处生成水。为了保证电解液浓度稳定,生成的水要及时排除。高温燃料电池生成水会汽化,容易排除,水量管理装置将实现合理的排水。燃料电池与化学电池一样,输出直流电压,通过电压变换成为交流电送到用户或电网。燃料电池发电系统通过自控装置使各个部件协调工作,进行统一控制和管理。
你知道拼装式板式换热器在辐射供冷暖中的应用吗？ 辐射供冷暖空调系统在欧洲和北美已有多年的使用和发展历史，与传统对流式空调系统不同的是，辐射供冷暖空调系统中，辐射换热量占总热交换量的50%以上，属于低温辐射传热为主的空调系统，其工作原理是夏季向辐射末端内输入18℃左右的冷水，形成冷辐射面;冬季则向辐射末端提供45℃左右的热水，形成热辐射面，依靠辐射面与人体、家具以及围护结构其余表面的辐射热交换进行降温(供暖)。若冷热源提供的冷热水温度过低或过高，不能满足辐射末端温度要求时，通常采用板式换热器或其他方法(如混水等)使冷(热)媒水温度达到系统设计要求。 在辐射供冷中的应用 辐射供冷时，辐射末端内冷水温度不宜过低，否则在辐射表面处易产生凝结水，造成结露现象．通常，采用控制辐射末端冷水进水温度的方法，使辐射板表面温度高于空气露点温度1～2℃，以防止结露．辐射供冷系统使用的冷水温度(16～18℃)通常高于常规空调系统(7℃)，较高的冷水温度为蒸发冷却等天然冷源的使用提供了选择［6-8］，但也使得常规的冷水机组产生的冷冻水(供回水温度为7/12℃)不能直接满足辐射供冷系统对对冷水温度的要求，通常可采用混水的方法得到辐射供冷所需的高温冷水，但为了防止冷水直接通入显热换热末端(特别是毛细管)后在换热器内表面产生水垢而堵塞，也可采用高效板式换热器将冷水机组产生的冷水进行逆流换热后再送入显热末端．辐射供冷时显热末端常用的进口水温为16～18℃，回水温度一般为21～23℃。 在辐射供暖中的应用 板式换热器在低温辐射供热中的应用分为水-水换热工况和汽-水换热工况2种．当采用蒸汽
为热源时，蒸汽须采用低压饱和蒸汽，工程中常用的压力为:表压0.3MPa或者表压0.4MPa，此时的蒸汽温度分别为144℃和152℃．当采用热水为热源时，所采用的热水供回水温度一般为95/70℃．辐射供暖时，供给辐射末端的热水温度也不宜过高，一般不超过60℃，其主要原因是: 1、由于辐射面积较大，水温无需太高即可达到室温设计要求; 2、人体舒适要求地面温度不能过高; 3、较高水温下，辐射供暖常用的塑料管材寿命大大降低．根据建筑保温及居住者的不同要求，地面温度通常控制在24～30℃范围内，温度过高影响舒适性，造成不必要的浪费;温度过低则达不到采暖要求． 近年来，国家对建筑节能的要求不断提高，围护结构的保温程度越来越好，这使得实际使用水温不断降低。在常用的管径、管间距前提下，实际所需的进水温度往往低于50℃，室外温度不太低时，30～40℃的进水温度已可起到明显的供暖效果．低温辐射采暖系统常用的进出口水温通常为45/35℃。 ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司艾瑞德换热器产品以完美的性能和服务征服了用户的心，被广泛的应用在区域供暖、生活热水、泳池水加热、区域制冷、中央制冷、热泵、地热采集、冰蓄冷、压力阻隔等各类HVAC工况条件下。经过数十年专业领域中的探索和研发，以及超过120，000例换热设备安装和运行调试经验积累的基础上，我们不断研发先进的技术，以满足用户日新月异的需求变化。针对各个国家的设计习惯，ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司艾瑞德的专家对来自全球许多国家的大量技术数据进行记录和分析，提供整体的HVAC系统解决方案。从私家住宅到整个城市的供热和供冷都是我们的服务范围。
质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试 一、实验目的与内容 1、了解质子交换膜燃料电池的工作原理和研究现状； 2、掌握循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极技术（RDE）评价质子交换膜燃料电池铂基电 催化剂的电化学性能的基本原理和操作过程； 3、掌握电化学中三电极体系的基本概念，学会利用CV法测定铂基电催化剂的电化学活性 表面积（ESA）；了解极限电流密度的概念，学会通过RDE技术研究铂基电催化剂的氧还原本征活性。 二、实验原理概述 1、燃料电池技术进展及工作原理 燃料电池(Fuel Cell)是一种在等温状态下直接将化学能转变成电能的电化学装置。它不同于普通的二次电池，其工作过程是燃料和氧化剂分别在阳极和阴极上发生电化学反应，由电解质传导的离子和外电路的电子构成回路，从而将化学能直接转化成电能。燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，自1839年英国科学家William Grove首次发现氢气在铂黑电极上的电化学氧化现象以来，人们对它的研究已有100多年的历史，但除了用于航天领域外，并未受到广泛关注。自上世纪90年代开始，随着化石能源的枯竭和环境的日益恶化，人们对燃料电池的研究热情也随之高涨，也取得了巨大的进步。目前，全世界约有20多个国家已投入巨额经费用于燃料电池的研究开发，技术处于领先的国家为美国、日本和欧盟，其中美国把燃料电池列为国家发展的27个关键技术之一，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首。 燃料电池之所以成为研究热点，主要是基于以下优点： (1) 能量转换效率高。由于燃料电池反应过程中不涉及燃烧，不经过热机转换过程，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，可高达60-80%。 (2) 环境友好。由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过燃烧过程，所以它几乎不排放NO x和SO x和颗粒物，减轻了对大气的污染。而且燃料电池CO2排放量也比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应有重大意义。 (3) 比能量或比功率高。在各种电池，包括镉镍电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池中，燃料电池的理论比能量要远远高于其它电池。
文章编号:1007_8827(2015)01_0012_07 直接碳燃料电池燃料的研究进展 刘国阳1,张亚婷1,蔡江涛1,张晓欠1,邱介山2 (1.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安710054; 2.大连理工大学能源材料化工辽宁省重点实验室暨精细化工国家重点实验室,辽宁大连116024) 摘要:直接碳燃料电池(DCFC)具有能量转化效率高二污染低二燃料来源广等优点,是缓解能源危机和环境污染的一种有效途径,其性能与所使用的燃料密切相关三本文介绍DCFC的发展历史二研究现状及发展动态,评述了煤二焦炭二活性炭二石墨等含碳物质作为DCFC燃料的优缺点,分析讨论了碳燃料的晶体结构缺陷二表面含氧官能团对阳极电化学反应的促进作用,以及碳燃料的电解质润湿能力二孔隙结构二电导率二粒径大小对阳极电化学反应的质量传递与电荷传递的相互关系;探讨了阳极催化剂促进阳极反应并提高电池性能的机制;简要讨论了DCFC碳燃料的未来发展趋势三 关键词:直接碳燃料电池;燃料;煤;发展趋势 中图分类号:TQ517.3文献标识码:A 收稿日期:2014_09_23;修回日期:2015_01_19 基金项目:国家自然科学基金(21276207,U1203292);陕西省教育厅自然专项基金(2013JK0700). 通讯作者:张亚婷,副教授.E_mail:isyating@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html,;邱介山,教授.E_mail:jqiu@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html, 作者简介:刘国阳,博士.E_mail:liuguoyangxust@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html, Fuels for direct carbon fuel cells: present status and development prospects LIU Guo_yang1,ZHANG Ya_ting1,CAI Jiang_tao1,ZHANG Xiao_qian1,QIU Jie_shan2 (1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Xi an University of Science and Technology,Xi an710054,China; 2.State Key Lab of Fine Chemicals;Liaoning Key Laboratory for Energy Materials&Chemical Engineering,Dalian University of Technology,Dalian116024,China) Abstract:The direct carbon fuel cell(DCFC)has been considered an efficient way to mitigate the energy crisis and environmen_ tal pollution issues,owing to its high energy conversion efficiency,low pollution,and abundant and readily available resources,but its performance is closely related to the fuel used.We give a brief introduction to the development of DCFCs and a review of the current status of DCFC fuels,with an emphasis on the impact of different carbonaceous materials,such asgraphite,coal,activated carbon,solid waste,and cokeon DCFC performance.We also systematically analyze the relation between the electrochemical reac_ tion activity of the fuels and their characteristics.For carbonaceous fuels,defects in the crystal structure and surface oxygen func_ tional groups can promote the anodic electrochemical reaction,and their wettability by the electrolyte.Their pore structure,conduc_ tivity and particle size can affect mass transfer and charge transfer in the anodic electrochemical reaction.We discuss the function of anodic catalysts in the DCFC,which accelerate the conversion of carbon from solid to gas and improve the anodic electrochemical reaction rate.Based on the current research on DCFC fuels,we forecast development trends and key issues relating to DCFC fuels. Keywords: Direct carbon fuel cell;Fuel;Coal;Development prospect Foundation item:National Natural Science Foundation of China(21276207,U1203292);Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department(2013JK0700). Corresponding author:ZHANG Ya_ting,Associate Professor.E_mail:isyating@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html, QIU Jie_shan,Professor.E_mail:jqiu@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html, Author introduction:LIU Guo_yang,Ph.D.E_mail:liuguoyangxust@https://www.doczj.com/doc/e717725744.html, 1 前言 随着人类社会的快速发展,能源危机和环境恶化等问题日渐凸显,寻找清洁可再生能源,研究建立能源的高效利用机制,寻求能源清洁转化技术方法成为当今社会科学研究的热点[1]三 直接碳燃料电池(DCFC)是一种能将含碳固体的化学能转化成为电能且无需经过燃烧过程的发电方法,具有原料来源广二能量转化效率高(理论转化效率接近100%,实际转化效率为80%)二能量密度高 第30卷第1期 2015年2月新型炭材料 NEW CARBON MATERIALS Vol.30 No.1 Feb.2015