燃料电池简介

燃料电池的概念什么是燃料电池燃料电池是一种利用氢气和氧气等反应物直接生成电能的装置，其工作原理类似于常规电池，但是燃料电池具有可持续使用的特点。

燃料电池通过将化学能转化为电能，成为一种清洁、高效、环保的能源转换技术。

燃料电池的工作原理燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。

阳极和阴极之间的电解质负责离子传递，而阳极和阴极上的催化剂则促进氧气和氢气等反应物的电化学反应。

当氢气进入阳极时，其中的氢离子（H+）通过电解质传递到阴极，而电子则在外部电路中流动，形成电流。

在阴极处，氧气与氢离子和电子发生反应，生成水和热量。

整个过程中，电化学能转化为电能，实现了能量的转换。

燃料电池的类型燃料电池可以分为多种类型，常见的有以下几种：1. 质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜燃料电池是一种常用的燃料电池类型。

其特点是具有高效率、响应速度快以及体积轻巧等优点，适用于移动设备和汽车等领域。

2. 碱性燃料电池（AFC）碱性燃料电池在碱性条件下工作，其电解质为氢氧化钾（KOH）溶液。

碱性燃料电池具有较高的能量密度和效率，但耐腐蚀性较差，适用于航空航天和海洋等领域。

3. 磷酸燃料电池（PAFC）磷酸燃料电池采用磷酸作为电解质，具有较高的热效率和电效率。

它在稳定性和可靠性方面表现出色，适用于一些固定应用，如公共服务和工业领域。

4. 氧化铜燃料电池（SOFC）氧化铜燃料电池利用固体氧离子传递氧气，在高温下工作。

它具有高效率和高耐久性等优点，适用于大型电网和工业领域。

燃料电池的应用燃料电池在能源领域有着广泛的应用前景，以下是一些应用案例：1. 交通运输燃料电池在交通运输领域有着巨大的潜力。

燃料电池汽车可以使用氢气作为燃料，不产生尾气污染物，且续航里程长，充电速度快。

目前，一些汽车制造商已经推出了燃料电池汽车，并在一些城市实施了氢气加气站的建设。

2. 电力供应燃料电池可以作为电力供应的替代来源。

特别是在一些偏远地区或灾后重建中，燃料电池可以提供可靠的电力供应。

燃料电池概述随人口增长和人类生活方式的改变，对能源的需求量日益增加。

根据IEA （International Energy Agency）2016年的报告，2040年全球的能源消耗量将增加到2012年的1.5倍。

因此，发展清洁，可再生的能源十分重要。

与此同时，另一个人类面临的难题是地球上这些不可再生的化石燃料其储量有限。

经过科研技术人员多年努力，不同的清洁能源例如太阳能，风能，化学转化能源等相继获得发展和应用。

其中以氢气为燃料的燃料电池凭借清洁无污染、能量转化效率高等优点受到高度关注。

1、燃料电池发展历史燃料电池最早的原型装置是在1839年由英国的William Robert Grove发明。

但受制于当时的技术瓶颈及内燃机的大放异彩，燃料电池造价昂贵且耐久性差，并没有得到人们过度的关注。

伴随着人类对于石油将会枯竭的恐惧，以及1980年后Dupont公司发明的含氟高分子电解质膜Nafion使得质子交换膜燃料电池的耐久性得到较大幅度的提升，燃料电池作为下一代清洁能源的强有力候选再一次吸引广大关注。

在过去的二十年，降低成本和性能提升方面的突破使得燃料电池在和传统能源比较时更具竞争力。

越来越多的燃料电池在各个领域得到应用。

2005年以来日本政府推出面向家庭的燃料电池ENE·FARM，截至2018年3月，该项目已经部署了超过二十万套家用燃料电池设备，实现了家用燃料电池的商业化。

燃料电池汽车（Fuelcellvehicle，FCV）的发展同样引人注目，自丰田2014年发布全球首辆FCV “Mirai”以来，本田、日产、宝马、通用、现代等全球知名汽车厂商近年来竞相推出各自的FCV，不禁让人联想燃料电池汽车的时代已经到来。

2、燃料电池的分类燃料电池通常根据电解液的种类或者燃料种类进行分类。

燃料电池的类型主要有质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固态氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。

燃料电池燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。

它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电"而是一个“发电厂"。

能源的创造和消费已经成为当今世界不可或缺的根本要素。

通过能源的生产和利用，人们的衣食住行等需求得到了满足，并极大的提高了现代社会的生活质量，推动了现代技术的快速开展。

当前，一方面我们的家居、办公和生产等所需要的大局部能源均来自化石燃料，而一方面，化石燃料的使用在造就人类文明飞速开展的同时，也造成了很大的环境问题，这些环境问题反过来成为了制约人类社会进步开展的羁绊。

此外，人类对化石燃料的无序开采和低效使用与化石燃料储量的有限产生了矛盾，如果不能及时的寻找新的可替代能源，人类在用尽化石燃料后，将面临无能源可用的危机。

幸运的是，近年来出现的一些新的能源生产技术为解决上述问题提供了可能，这些技术包括核能技术、氢能源及燃料电池技术、太阳能技术、风能和生物能技术等。

其中，以燃料电池技术为代表的氢能源受到国内外专家学者和政府机构越来越多的青睐，燃料电池技术被认为是21世纪首选的清洁高效的发电技术，美国把燃料电池技术列为仅次于基因组方案和超级材料后的第三项重要技术加以支持。

燃料电池的原理最早是由WilliamGrove在1839年提出，20世纪50年代培根(Bacon)做了一些先驱性的工作；二十世纪六十年代由通用电气公司开发的质子交换膜燃料电池被美国宇航局用于“双子星座〞航天器的动力源。

随着上世纪80年代中期电池材料和制备技术的突破性进展，使燃料电池的性能大幅度提高，本钱大大降低，民用性和实用化前景较为看好。

而质子交换膜燃料电池发电过程中只产生水作为排放物，其越来越受到电动汽车行业的重视。

美国通用公司、戴姆勒克莱斯勒公司、福特公司和本田公司，德国尼奥普兰汽车公司，日本的丰田公司及瑞典的斯堪尼亚汽车公司等相继研发出了实用的以PEMFC为电源驱动的公共汽车和混合燃料电池车。

燃料电池科技名词定义中文名称：燃料电池英文名称：fuel cell定义：将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。

所属学科：电力（一级学科）；可再生能源（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。

它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

目录简介能量变化历史中国发展状况国际发展状况特点与原理分类发电系统评估经济性展望调峰能力增加节约配电网的建设费用提高电网的安全性电网管理编辑本段简介燃料电池燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。

总的来说，燃料电池具有以下特点：（1）能量转化效率高他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。

目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。

（2）有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。

（3）燃料适用范围广。

（4）积木化强规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。

燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。

（5）负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。

编辑本段能量变化燃料电池为了利用煤或者石油这样的燃料来发电，必须先燃烧煤或者石油。

它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽，蒸汽则可以用来使涡轮发电机在磁场中旋转。

燃料电池是一种将氢，氧的化学能通过催化反应直接转换成电能的装置。

其最大特点在于反应过程不涉及燃烧和热机，不受卡诺循环的限制，因此能量转换效率可高达60％～70％实际使用效率是普通内燃机的2倍左右。

质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种因为具备了低温快速启动，无电解液腐蚀溢漏问题等运输动力所必须具备的特点，而被认为是今后燃料电池汽车上最理想的。

燃料电池的起源可以追溯到19世纪初，欧洲的两位科学家CFSchbnbein教授与WilliamRGrove爵士，他们分别是燃料电池原理的发现者和燃料电池的发明者。

进入21世纪后的今天，全世界各地已经有许多医院、学校、商场等公共场所已经安装了燃料电池进行并联供电或示范运行，而主要的汽车制造商也已经开发出各种燃料电池原型车辆。

在北美和欧洲的许多城市，以燃料电池为动力的公共汽车正在投入示范运行。

在中国的北京和上海也已经出现燃料电池公共汽车示范运行车队。

此外以燃料电池作为便携式电子产品电源的研究也在如火如茶地进行。

19世纪科学上的奇特发现即将成为21世纪及以后年代的主流能源使用方式。

一、燃料电池基本原理燃料电池与一般传统电池一样，是一种将活性物质的化学能转化为电能的装置，因此都属于电化学动力源。

与一般传统电池不同的是燃料电池的电极本身不具有活性物质，而只是个催化转换组件。

燃料电池的反应机理是将燃料中的化学能不经燃烧而直接转化为电能。

传统电池当其内部的活性物质用完后则需停止使用，待重新补充活性物质后才可以再使用。

而燃料电池则是名副其实的能量转换机器，而非能量储存机器。

燃料和氧化剂等活性物质都是从燃料电池外部输入，原则上只要不断从外部输入活性物质，燃料电池就可以源源不断的提供电能。

从这个意义上说，燃料电池本身是一个开放的发电装置，这正是燃料电池和普通电池的最大区别。

氢氧燃料电池实际上就是电解水的逆过程，通过氢氧的化学反应生成水并释，放电能。

氢气和氧气分别是燃料电池在电化反应过程中的燃料和氧化剂。

燃料电池知识点总结一、燃料电池的基本知识1.1 燃料电池的定义燃料电池是一种通过将氢气或含氢化合物燃料与氧气在催化剂的作用下进行氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的电化学能源装置。

1.2 燃料电池的组成燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和电极反应催化剂组成。

其中阳极和阴极之间是电解质层，阳极和阴极外部分别连接电流导体并提供气体进出。

1.3 燃料电池的优点燃料电池具有高效能、零排放、低噪音、易于储存和传输等优点，是一种理想的清洁能源技术。

1.4 燃料电池的缺点目前燃料电池技术还存在成本较高、储氢问题、催化剂稀有等问题，限制了其在大规模应用中的推广。

二、燃料电池的类型2.1 氢氧燃料电池氢氧燃料电池是利用氢气和氧气通过电化学反应产生电能的电池。

它的主要类型包括碱性燃料电池（AFC）、聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）和磷酸燃料电池（PAFC）等。

2.2 甲醇燃料电池甲醇燃料电池是将甲醇作为燃料，通过对甲醇进行氧化还原反应来产生电能。

它的主要类型包括直接甲醇燃料电池（DMFC）和高温甲醇燃料电池（HTMFC）等。

2.3 碳氢燃料电池碳氢燃料电池是将石油、天然气、生物质等碳氢化合物作为燃料，通过电化学反应来产生电能。

它的主要类型包括燃料电池烷烃燃料电池（PAFC）、燃料电池烃烃燃料电池（PEMFC）和燃料电池液化石油气燃料电池（LPGFC）等。

三、燃料电池的工作原理3.1 燃料电池的工作原理燃料电池是一种通过氢气或含氢化合物作为燃料，在阳极发生氧化反应产生电子，电子通过外部电路产生电流，然后在阴极与氧气反应释放出电子和水的电化学装置。

3.2 燃料电池的电化学反应燃料电池的电化学反应包括阳极反应和阴极反应。

阳极反应是氢气通过催化剂发生氧化反应生成正极电子和质子；阴极反应是氧气与质子和正极电子在催化剂的作用下发生还原反应生成水。

3.3 燃料电池的工作过程燃料电池的工作过程包括氢气或含氢化合物燃料在阳极发生氧化反应产生正极电子和质子，正极电子通过外部电路产生电流。

什么是燃料电池燃料电池是一种能够将化学能直接转化为电能的设备。

它以燃料和氧气为原料，通过氧化还原反应产生电能。

与传统的化石燃料发电方式相比，燃料电池具有更高的能源转化效率、更低的污染排放以及更广阔的应用前景。

在未来的能源领域中，燃料电池有着巨大的潜力。

燃料电池的基本原理和组成燃料电池的基本原理是通过电化学反应将燃料和氧气转化为电能和热能。

简单来说，燃料电池由负极（阳极）、正极（阴极）和电解质膜三部分组成。

负极（燃料），例如氢气或甲醇，在阳极发生氧化反应，释放出电子和氢离子；正极（氧化剂），即空气中的氧气，与电子和氢离子结合，发生还原反应。

而电解质膜则起着隔离阳、阴极以及传递离子的作用。

燃料电池的分类燃料电池根据燃料的不同可分为多种类型，常见的包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等。

不同类型的燃料电池在适用范围、运行温度和效率等方面存在差异。

例如，质子交换膜燃料电池在低温下运行，适用于小型移动设备，如汽车和便携式电子设备。

而固体氧化物燃料电池则在高温下运行，适用于大型电力设备，如电厂和船舶。

燃料电池的优势和挑战燃料电池相对于传统的燃烧发电方式具有多方面的优势。

首先，燃料电池的能源转化效率高，通常能达到50%以上，远高于传统燃烧发电的30%左右。

其次，燃料电池不产生有害气体和颗粒物排放，对环境友好，有助于减少空气污染和温室气体排放。

此外，燃料电池具有快速启动、噪音低和模块化结构等优势，使得其在移动设备和应急电源领域具有广泛应用前景。

然而，燃料电池的应用仍面临诸多挑战。

首先，燃料电池的成本仍然较高，主要受制于贵金属催化剂的价格。

此外，燃料电池的燃料和氧化剂供应问题也是一个难题。

例如，氢气作为一种主要的燃料，其生产、储存和分配设施的建设尚需加强。

此外，燃料电池的耐久性和稳定性也需要进一步提高，以满足长期工作的需求。

燃料电池的应用领域燃料电池具有广泛的应用领域，包括交通运输、能源供应和移动电源等。

燃料动力电池简单地说，燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。

它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

燃料电池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大约160年的历史。

目前，燃料电池按电解质划分已有6个种类得到了发展，即碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell,AFC）、磷酸盐型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC）、固体氧化物型燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）、固体聚合物燃料电池（Solid Polymer Fuel Ce ll,SPFC,又称为质子交换膜燃料电池，Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEM FC）、及生物燃料电池（BEFC）。

按工作温度它们又分为高、中、低温型燃料电池。

工作温度从室温到373K(100℃)的为常温燃料电池，如SPFC；工作温度在373K(10 0℃)～573K(300℃)之间的为中温燃料电池，如PAFC；工作温度在873K(600℃)以上的为高温燃料电池，如MCFC和SOFC。

有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。

它的工作原理是：将氢气送到负极，经过催化剂（铂）的作用，氢原子中两个电子被分离出来，这两个电子在正极的吸引下，经外部电路产生电流，失去电子的氢离子（质子）可穿过质子交换膜（即固体电解质），在正极与氧原子和电子重新结合为水。

由于氧可以从空气中获得，只要不断给负极供应氢，并及时把水（蒸汽）带走，燃料电池就可以不断地提供电能。

燃料电池的特点燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。