传统干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放来,而氢燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。
另外,氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成,这是氢燃料电池的一项关键技术,它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化作用。氢燃料电池具有发电效率高、环境污染少等优点,作为一项新型能源—氢燃料电池在电动车上具有很好的易用性和实用性。
燃料电池是一种化学电池,但是,它运作时需要连续地向其供给活物质—燃料和氧化剂,这又和其它普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释放出的能量转变为电能输出,所以才被称为燃料电池。
具体来说,燃料电池是一种将储存存燃料和氧化剂中的化学能,通过催化剂的作用,使氢与氧发生化学反应,等温、高效、无污染地转化为电能的发电装置,其反应过程不涉及到燃烧,能量转化率可高达80%,实际使用效率是普通内燃机的2倍以上。
其燃料除氢气、石油外,还可使用天然气、甲醇、煤以及其它非石油基燃料,由于汽油中含有大量氢,世界各公司正在寻找合适的催化剂,以将汽油中的氢分解出来,供燃料电池使用。燃料电池直接进行能量转换,最高工作温度约80℃,不像传统内燃机发动机之高温燃烧现象;能量应用高效率,低污染排放,具备使用替代燃料可能性除纯氢气外,甲醇、汽油等液体燃料亦可经由重组为富氢气使用;低负载状态下较传统内燃机发动机拥有较佳效率,以燃料电池取代传统内燃机发动机的车辆,节省能源可达50%以上,CO2排放降低75%以上,大量减少有毒物质排放;燃料电池电动车补充燃料容易,可迅速获得动力。
燃料电池是当前所开发的电池中最有发展前途的“高能电池”,它的高燃烧效率、无有害气体排放和无废料丢弃,以及无工作噪声等特点,是其它化学电池所不能达到的。
目前世界各国在燃料电池的研究与开发方面侧重于:深入研究聚合物电解质中的燃烧介质的传导和扩散机理,开发新的、化学结构相对比较简单、有良好使用寿命的薄膜。并研究、开发可以在200℃条件下传导质子聚合物,以减少CO对电极催化剂的毒害,延长电极催化剂的使用寿命,并增加废热的利用。研究电极反应和中间反应的机理,开发耐杂质和CO的高性能、低造价的电极催化剂。
从微观和分子结构角度研究电极材料的特性,结构和性能之间的关系,开发新型电极材料。对燃料电池的各种附属装置,包括重整器、压缩机、泵、热交换器、CO分离、净化装置等,提高其工作性能,减轻质量和减小体积等,使整个系统能够适应燃料电池电动汽车整车总布置的需要。
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