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氢能与质子交换膜燃料电池
作者:赵慧军班级:电气09-2班学号:21096633
关键字:燃料、新能源、燃料电池、PEMFC
摘要:为解决能源短缺、环境污染等问题,开发清洁、高效的新能源和可再生能源已十分紧迫。氢能因燃烧热值高、污染小、资源丰富成为新能源的对象,氢燃料电池作为氢能利用的有效手段。PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外,还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件,以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括:燃料及氧化剂贮存及其循环单元,电池湿度、温度调节单元,功率变换单元及系统控制单元。PEMFC 发电机的诸多优越性能,使其在航空航天及超级移动设备、水下潜艇、军事工程、通讯工程、车辆动力电源。
内容:石油是不可再生的能源,其储藏量和可开采量资源正面临枯竭。如今人类社会高度依赖于石油工业,包括汽车在内的各个行业的发展都离不开石油工业。地球上的石油到底还能供人类用多久?据美国石油业协会估计,地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶,可供人类开采不超过95年的时间。在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭。
中国已经超过日本成为世界第二大汽车市场。但在中国汽车市场领跑全球汽车市场荣耀的背后,是中国过快消耗着祖先留下的资源。面对即将到来的能源危机,中国的汽车产业路在何方,路只有一条:使用新能源,也只有使用新的替代能源,汽车产业才能持续发展。实施替代能源战略,有助于我国汽车逐渐摆脱对原油的依赖,从能源安全的角度看,无疑是非常必要的
中的1/6,从1993年开始,中国成为石油净进口国,供需矛盾日益突出。,。其中,车用燃油消耗已经达到了中国石油消费量的1/3左右。此后石油进口仍呈上升趋势,进口量约占使用量的20%左右,预计到2010年前后将达到40%,车用汽油年消耗量为6400万吨。面对人类即将消耗完需几百万年才形成的石油资源所引发的即将到来的能源危机,中国及全世界必须认识到要采取开源节流的战略,即一方面节约能源,另一方面开发新能源。
为解决能源短缺、环境污染等问题,开发清洁、高效的新能源和可再生能源已十分紧迫。氢能因燃烧热值高、污染小、资源丰富成为新能源的对象,氢燃料电池作为氢能利用的有效手段,已被美国《时代》周刊评为 21 世纪有重要影响的十大技术之一
燃料电池本质是水电解的“逆”装置,主要由3 部分组成,即阳极、阴极、电解质,如图 1。其阳极为氢电极,阴极为氧电极。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。
以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,其工作原理如下:
(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极;
(2) 在阳极催化剂的作用下,1 个氢分子解离为 2 个氢质子,并释放出 2 个电子,阳极反应为:
H2→2H++2e。
(3) 在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,在阴极催化剂的作用下,氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水,阴极反应为:1/2O2+2H++2e→H2O
总的化学反应为:H2+1/2O2=H2O