下载文档原格式
第9章氢燃料电池本章主要内容：1．燃料电池基本原理2．燃料电池热力学和反应动力学3．燃料电池的电荷管理4．燃料电池内的质量传递5．燃料电池的一维数值模型9.1 燃料电池简介燃料电池(Fuel Cell，FC)是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。
这种装置的最大特点是由于反应过程不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，能量转换效率高达60～80％。
实际使用效率是普通内燃机的2～3倍。
另外，它还具有燃料多样化、排气干净、噪声小、环境污染低、可靠性高及维修性好等优点。
燃料电池被认为是21世纪全新的高效率、节能、环保的发电方式之一。
9.1.1 原理燃料电池是一种能量转换装置。
它按电化学原理，即原电池(如日常所用的锌锰干电池)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。
对于一个氧化还原反应，如：[O]+[R]→P式中，[O]代表氧化剂，[R]代表还原剂，P代表反应产物。
原则上可以把上述反应分为两个半反应，一个为氧化剂[O]的还原反应，一个为还原剂[R]的氧化反应，若e代表电子，即有：以最简单的氢氧反应为例，即为如图9-1所示，氢离子在将两个半反应分开的电解质内迁移，电子通过外电路定向流动、作功，并构成总的电的回路。
氧化剂发生还原反应的电极称为阴极，其反应过程称为阴极过程，对外电路按原电池定义为正极。
还原剂或燃料发生氧化反应的电极称为阳极，其反应过程称阳极过程，对外电路定义为负极。
图9-1燃料电池工作原理示意图燃料电池与常规电池不同，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中。
当它工作(输出电流并做功)时，需要不间断地向电池内输入燃料和氧化剂，并同时排出反应产物。
因此，从工作方式上看，它类似于常规的汽油或柴油发电机。
由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体(即气体和液体)。
氢能PPT新能源—氢能开发新能源意义氢能优势及产⽣储氢材料氢能开发利⽤展望1.开发新能源意义传统能源新能源柴薪煤⽯油天然⽓?太阳能风能?地热能?海洋能?核能⽣物质能氢能资源丰富，分布⼴泛可再⽣⽆污染新能源传统能源煤⽯油等燃料的燃烧污染环境需求量⼤导致资源匮乏不可再⽣2. 氢能优势及产⽣三⼤优势原料⽔，资源⾜燃烧放热多，142，351kJ/kg汽油发热值3倍燃烧产物⽔，⽆污染氢能产⽣氢能是极理想⼆次能源，被誉为“绿⾊能源”。
是通过⼀定⽅法利⽤其他能源制取的。
⼆次氢能能源⼜可分为“过程性能源”和“含能体能源”。
当今电能就是应⽤最⼴的“过程性能源”，其特点为不易储存；柴油、汽油则是应⽤最⼴的“含能体能源”，可直接储存。
3. 储氢材料⼀种是将原有的储氢材料纳⽶化，还有⼀种就是开发新的纳⽶材料作为储氢材料如碳纳⽶管液态有机储氢材料借助不饱和液体有机物与氢的⼀对可逆反应, 即加氢和脱氢反应来实现，加氢反应时贮氢,脱氢反应时放氢。
?常⽤的有机物氢载体有苯、甲苯、甲基环⼰烷、萘等⾦属与氢形成化合物诸如离⼦型化合物⼀定条件下能将氢释放出来符合要求的有镁系、稀⼟系、钛系和锆系等合⾦储氢材料纳⽶储氢材料常见的储氢材料碳纳⽶管储氢材料4.氢能开发利⽤三⼤⽅⾯ab c依靠氢能氢动⼒汽车氢能发电a.依靠氢能⾄1928年，德国齐柏林公司利⽤氢的巨⼤浮⼒，制造了世界上第⼀艘“L Z—127齐柏林”号飞艇，⾸次把⼈们从德国运送到南美洲，实现了空中飞渡⼤西洋的航程。
⼤约经过了⼗年的运⾏，航程16万多公⾥，使1.3万⼈领受了上天的滋味，这是氢⽓的奇迹。
更先进的是本世纪50年代，美国利⽤液氢作超⾳速和亚⾳速飞机的燃料，使B57双引擎辍炸机改装了氢发动机，实现了氢能飞机上天。
特别是1957前苏联宇航员加加林乘坐⼈造地球卫星遨游太空和1963年美国的宇宙飞船上天，紧接着1968年阿波罗号飞船实现了⼈类⾸次登上⽉球的创举。
这⼀切都依靠着氢燃料的功劳。
