我國燃料電池技術進展

2022-11-26 06:00:04 字數 2694 閱讀 6062

我國fc的研究始於2023年,當時人們憑著一股熱情推動燃料電池上馬,不過很快就堰旗息鼓了。70年代初,在航天計畫的帶動下,我國fc的研究掀起高潮,武漢大學、中科院大化所、原電子部天津電源研究所等單位研製afc並取得一定的成果,後因航天計畫改變,fc研究也就基本中止。90年代,環境保護、能源短缺的雙重壓力,以及國際上fc的突破性進展的帶動,我國第二次fc研製高潮逐漸形成。

1 我國燃料電池第一次研究熱潮

武漢大學和中科院長春應化所於60年代中期即開始fc的基礎研究,後因*****而中止。2023年,武漢大學與武漢郵電研究院協作研製200w氨一空氣fc系統。該系統由電他本體、燃料源和自控裝置三部分組成。

來自液氨瓶的氨氣經裂解成3h2+n2混合氣,冷卻後用作負極(氫極)的燃料氣;電解質為koh溶液。

電池工作溫度65-75°c,電池輸出電壓24v,電流9a,消耗液氨5kg/d。電池曾連續在實驗室中工作6個月以上。該系統曾用於天津楊村微波中繼站,於2023年停止。

在70年代,由於我國航天工業的要求,天津電源研究所及中科院大連化物所都開展afc研究。2023年,天津電源研究所製成1kw鹼性氫氧燃料電池系統,試驗時間達1200小時。與此同時,中科院大連化物所曾組裝了10kw、20kw以氨氣為燃料的鹼性燃料電池和鹼性石棉膜燃料電他系統。

後者分為a、b兩種型號,a型以純氫、純氧為燃料和氧化劑;b型以姘一空氣為燃料和氧化劑。兩種型號燃料電池均通過了例行的航天環模試驗。這些fc的主要技術效能列於表1。

由於該電堆的效能還不夠穩定,最終沒有得到實際應用。 中科院上海矽酸鹽研究所2023年就開展sofc電極材料和電解質材料的研究,是我國最早研製sofc 的單位。 2 我國燃料電池的研究現狀由於fc具有良好的發展前景,越來越多的單位投入fc的研究。

根據2023年第23屆全國化學與物理電源學術會議集統計,有20多個單位的27篇**直接與fc有關。我國目前研究燃料電池領域主要集中在 pemfc、sofc和mcfc,其中尤以pemfc的研究投入最多。 2.1pemrc 目前,國內研製pemfc的單位很多,據不完全統計,計有中科院大連化物所、長春應化所、上海有機所、 山西煤化所;清華大學、北京石油大學、北京理工大學、天津大學、上海交大、復旦大學、上海大學、廈門大學、 華中理工大學、成都電子科技大學、天津電源研究所、上海空間電源研究院等。

其中,北京富原新技術開發總公司(富原公司)與加拿大新動力公司合作開發出50w-5kw系列pemfc;中科院大連化物所研製成lkw 及5kw的pemfc電堆;清華大學研製成低壓一體化200w pemfc系統。其餘單位多做一些基礎研究工作,用單電池測量一些引數,還未研究電堆。富原公司的pemfc電堆引數列於表3;中科院大連化物所kw 級pemfc電堆和清華大學的pemfc電堆引數列於表4。

*包括迴圈水幫浦

國家科技部已將pemfc正式列入國家「九五」(19962000)攻關計畫,要求2023年底研製出以25kwpemfc為動力的電動汽車。在聯合國開發計畫署(undp)支援下,國家科技部還完成了在我國使用燃料電池公共汽車的可行性研究。

2.2 s0fc

目前,國內研製sofc的單位較多,有中國科學院大連化物所、化冶所、上海矽酸鹽研究所、北京物理所;清華大學、吉林大學、華南理工大學、中國科技大學等。總體研製水平較低,大都處於sofc部件研究階段。

由於sofc須在1000c高溫下工作,工程材料是個突出問題,目前一些單位,如中國科技大學在國家自然科學**會和863計畫的資助下,對中溫sofc(600-800°℃)展開基礎研究。國家科技部已將sofc正式列入國家「九五」(1996-2000)攻關計畫,要求2023年底研製出1kw平板式sofc,執行時間1000小時以上。

2.3 mcrc

我國開展mcfc研究較晚,基本上從90年代初才開始,研究的單位也不多。目前,國內研製mcfc的單位有中國科學院大連化物所、上海冶金所和北京科技大學等。研製水平基本處於初始階段,中國科學院大連化物所組裝出mcfc單體電池,其效能達國際80年代水平。

中國科學院電工所曾考察過國外mcfc示範電站的系統工程。上海交大燃料電池研究所從日本引進一台mcfc測試裝置。國家科技部已將mcfc 正式列入國家「九五」(1996-2000)攻關計畫,要求2023年底研製出1-5kw mcfc,執行時間1000小時以上。

2.4 fc相關技術和材料的研究

中科院上海有機所正在進行pemfc用電解質膜的研製。一種電解質膜是和杜邦公司nafion相似的全氟磺酸離子膜,另一種是非氟膜。目前,後一種膜已經初步試驗,顯示出良好的效能。

中科院山西煤化所正在進行碳布和碳紙等配套材料的研究。中科院電工所正在進行燃料電池控制系統的研究。

儲氫技術是影響燃料電池應用的關鍵,我國很早就開展儲氫技術的研究與開發,目前已具有較高的水平。浙江大學、南開大學和北京有色金屬研究總院(有色院)等是我國貯氫合金、儲氫技術研究的主要單位。有色院於70年代未開展這項技術的研究與開發,現已成功開發出以lani5為基的ab5型稀土系合金和以tife、timn2為基的ab、ab2型ti系貯氫合金。

2023年11月賓士公司和巴拉德公司與有色院簽訂了合作協議,擬由有色院提供組合貯氫器,由德國賓士公司提供電動大客車,組裝成用金屬氫化物貯氫的pemfc原型車進行示範執行,這說明我國的貯氫技術已經走向國際科技舞台。

目前,清華大學、天津大學等單位正在研究非金屬材料儲氫技術。

3 結束語

160年前發明的燃料電池正在加速朝商業化的方向邁進。由於我國fc研製停頓多年,研究經費少,因而和國外相比,這方面的差距還是很大的。國外pafc已基本商業化,afc已多次用於字航,而我國fc仍未實際應用或商業示範。

相信在**的支援和引導下,經過我國企業家、科學家和工程技術人員共同努力,可以在不遠的將來,趕上和超過世界fc水平。

燃料電池總結

d 正極上發生的反應為o2 4e 2h2o 4oh 2 將兩個鉑電極放置在koh溶液中,然後分別向兩極通入ch4和o2,即可 產生電流。下列敘述正確的是 通入ch4的電極為正極 正極的電極反應式為o2 2h2o 4e 4oh 通入ch4的電極反應式為ch4 2o2 4e co2 2h2o 負極的電極...

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