在特定条件和特定运行模式下,燃料电池可以形成水自足系统。图7-1 燃料电池系统为了能够体现这些附属装置对燃料电池性能的显著影响,我们以当前最为普遍的质子交换膜燃料电池为例,说明此类燃料电池系统中不同的附属装置的典型能量消耗情况,如图7-2所示。图7-2强调了燃料电池系统中不同的附属装置对系统动态性能及效率的重要性和影响。本章的最后还将分析燃料电池系统的寿命和失效机理。......
2023-06-22
新技术的发展,迫切要求研制体积小、质量轻容量大、保存时间长的各种新型化学电源。现在已经商品化的电池有以下几种。
碱性蓄电池日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多,携带方便,使用寿命比铅蓄电池长得多,使用恰当可以反复充放电上千次,但价格比较贵。商品电池中有镍(镉(Ni—Cd)和镍(铁(Ni—Fe)两类,它们的电池反应是
反应是在碱性条件下进行的,所以叫碱性蓄电池。
银(锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“钮扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn,所以叫银(锌电池。电极反应和电池反应是:
利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。(www.chuimin.cn)
燃料电池氢气(H2),甲烷气(CH4),乙醇(C2H5-OH)等物质在氧气(O2)中燃烧时,能将化学能直接转化为电能,这种装置叫燃料电池。这些气体分子
首先在电极催化剂的作用下离子化,再与O2起反应生成CO2和H2O。这种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右),反应产物的污染也少。一种10~20kW的碱性H2—O2燃料电池已成功地用于航天飞机,在美国、日本还有若干示范性的CH4—O2燃料电池发电站,但目前这类电极成本很高,气体净化要求也高,短期内难于普及。
此外,银(锰电池、锂(碘电池、钠(硫电池、太阳能电池等多种高效、安全、价廉的电池都在研究之中。化学电源的研究和开发是化学科学的重要研究领域之一,也是能源工作者研究领域之一。
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2023-06-22
图6-6给出了碱性燃料电池的原理示意图。与前面两种类型的燃料电池相比,我们注意到在图的底部有一个管道,它将氢气氧化生成的水的一半转移到阴极气室,以便生成氢氧根离子。图6-6 使用氢氧根作为交换离子的碱性燃料电池原理图AFC隔板应该是阴离子的良好传导体,能实现这种功能的大部分都是聚合物。尽管如此,AFC却存在一个致命的弱点,碱性环境对电极金属具有极强腐蚀性,因而AFC的寿命有限。......
2023-06-22
通常,氧化剂的流量是质子交换膜燃料电池发生反应所需化学计量流量的2 倍。由于质子交换膜燃料电池的最佳工作温度约为80 ℃,并且反应产物均以液态形式存在,易于收集,因而其水管理系统相对较为简单。在多数质子交换膜燃料电池系统中,反应产物水被用于系统的冷却和部分用来加湿燃料气和氧化剂。控制系统从图6-2-4 可知,质子交换膜燃料电池系统由众多子系统组成,每个子系统既独立,又相互联系。......
2023-08-20
然而,金属空气电池(锌或铝)在运行过程中要求有许多防范措施。由此可见,未来的电动汽车上很可能同时安装镍氢电池与锌空气电池。通过镍氢电池提供峰值电流需求,并实现刹车时的制动能量回收,而以锌空气电池满足长距离续航的能量需求。金属空气电池的循环寿命约为100次,总体效率约为50%。锌空气电池的能量密度可达到450W·h/kg,而铝空气电池的能量密度可望超过550W·h/kg。......
2023-06-22
最常用的研究燃料电池性能特征的实验方法是极化曲线、阻抗光谱法,以及电池动态需求响应分析的伏安测量法[WU 08]。极化曲线描述了燃料电池的整体静态性能,不过无法清晰地给出系统内部的电压降。因此,可以用其他的分析电池性能的方法和诊断手段,来更好地研究不同物理现象对电池电压的影响。伏安测量法是实验室中用来研究燃料电池性能特征的又一种方法。......
2023-06-22
通过科学研究发现,蚂蚁“发动机”利用肌肉里的特殊燃料直接变成电能,省略了一般发电的中间过程,于是科学家们制造出了一种可以将化学能直接变成电能的燃料电池。中国的燃料电池研究始于1958年,最早是由电子工业部天津电源研究所研究的。20世纪70年代中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮,其间中国科学院大连化学物理研究所研制成功的两种类型的碱性石棉膜型氢氧燃料电池系统均通过了例行的航天环境模拟试验。......
2023-11-21
蓄电池常见的故障可分为外部故障和内部故障。蓄电池的内部故障主要有极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、单格电池极性颠倒等。另外,还需排除充电电压过高的故障。......
2023-08-26
图6-2-2质子交换膜燃料电池膜电极组示意图3.双极板双极板是构成质子交换膜燃料电池质量和体积的主要部分。质子交换膜燃料电池的双极板结构应具有如下功能① 收集传导电流作用。质子交换膜燃料电池双极结构板应具有以下特点① 双极板必须是热的良导体。......
2023-08-20
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