燃料电池汽车：驶向何方？

燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置,它可以直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。世界上第一轮燃料电池汽车研发高潮在2000年左右,当时,美国、欧洲和日本的各大汽车生产厂家,无不都在加紧开发燃料电池技术,企业界尤其是各大汽车生产厂家看到燃料电池巨大的市场潜力,纷纷投入巨资,组成联盟,进行燃料电池车的相关研究、试验与生产。     

燃料电池

燃料电池,作为九十年代的发电装置,引人瞩目。所谓燃料电池,是一种直接将化学能转换成电能的高效率发电装置。其电力的产生是燃料(如煤油或工业燃气)和电解质的化学反应的一部分。是继火电、水电、原子能发电之后的第四代理想的发电方式。据称,日本通产省工业技术院1981到年1986年研究开发燃料电池的总金额为110亿日元。1985年到1995年的十年开发规划是,将碱型(KOH)和磷酸型列为第一代,熔融碳酸盐型为第二代,固体电解质型为第三代。磷酸型燃料电池于1986年进行1000千瓦     

浅谈质子交换膜燃料电池耐久性的研究现状

本文主要介绍了目前燃料电池耐久性研究方面的研究现状,主要包括耐久性研究的目标和研究方法及进度。现在耐久性研究方面以美国能源部的氢能计划最为全面和权威,其次是欧盟和日本。目前研究耐久性的主要实验方法有加速实验法和实际运行实验法,一般以美国能源部的标准实验流程为参考,结合自己需要考察的燃料电池的不同退化机理和影响因素来设计实验。其中考虑的耐久性影响条件包括燃料杂质、燃料供应不足、温度湿度、冰点以下的环境以及启停循环等。目前燃料电池耐久性研究的重点主要包括,交换膜、电极、催化剂和气体扩散层等关键部件在上述影响因素下的退化机理和改进措施,希望能够尽快了解燃料电池的性能退化来源,迅速地提高单电池的耐久性和寿命。     

燃料电池发电技术的特点及发展现状

本文通过对燃料电池类型的介绍,分析了燃料电池发电技术的特点,以及欧美及日本等发达国家燃料电池发电技术的发展现状。     

基于文献计量的全球氢燃料电池技术竞争态势分析

在全球气候变暖和能源供给日益紧张的背景下,氢燃料电池因其绿色高效的优势受到各国的关注。该文梳理和分析了主要国家/地区氢燃料电池发展战略与规划;并采用文献计量和文本挖掘技术,分析了第五代氢燃料电池——质子交换膜燃料电池的发展态势。研究结果表明:主要国家十分重视氢燃料电池技术,近年来纷纷出台政策加强战略布局和研发投入。从专利数量变化趋势和分布上看,氢燃料电池技术发展可能处于瓶颈期;日本和美国技术竞争优势明显,日本是该领域最大的技术来源国和技术市场国,且专利集中在丰田、松下电器等大型跨国企业手中,跨国企业技术垄断趋势明显;质子交换膜燃料电池技术研发热点主题主要集中在膜电极组件、辅助与控制系统等技术领域。     

电极添加剂Nafion乳液对离子膜燃料电池放电性能的影响

离子交换膜燃料电池作为一种理想的氢能发电装置，是目前氢能研究开发的热点。用实验方法研究了电极添加剂Ｎａｆｉｏｎ乳液对离子交换膜燃料电池电化学性能的影响。实验结果表明，在电极中加入适量的Ｎａｆｉｏｎ乳液可以显著地提高电极的电催化反应活性。当电极中Ｎａｆｉｏｎ乳液的含量为３％￣５％时，燃料电池的放电电压和电流密度者处于高峰值状态。实验结果还发现，用不同方法配制的Ｎａｆｉｏｎ乳液对燃料电池放电性能的影响     

电极添加剂Nanfion乳液对离子膜燃料电池放电性能的影响

离子交换膜燃料电池作为一种理想的氢能发电装置 ,是目前氢能研究开发的热点。用实验方法研究了电极添加剂Nafion乳液对离子交换膜燃料电池电化学性能的影响。实验结果表明 ,在电极中加入适量的Nafion乳液可以显著地提高电极的电催化反应活性。当电极中Nafion乳液的含量为 3%～ 5 %时 ,燃料电池的放电电压和电流密度都处于高峰值状态。实验结果还发现 ,用不同方法配制的Nafion乳液对燃料电池放电性能的影响也有一定的差异     

丰田开放5680件专利使用权是“天上掉馅饼”吗

<正>2014年12月,在燃料电池领域有着20余年研究经验的丰田终成正果,将一款名为Mirai的燃料电池车推向市场。这款被业界广泛关注的燃料电池车被看作是丰田向传统汽车叫板的"开山之作"。然而,今年1月6日,丰田宣布将向汽车行业无偿提供其独有的约5680件燃料电池相关专利的使用权,一时间,让部分汽车厂商感到"幸福来得有些突然"。随后,丰田官方解释称,此举主要是为了寻找在燃料电池车方     

考虑初始投资递减的住宅能源系统的经济性评价

近年来，由于具有较高的能源利用效率和较低的温室气体排放量，燃料电池在住宅中的应用在日本受到了关注．另外，太阳能电池系统也早已被导入住宅的能源利用中．然而，住宅用燃料电池和太阳能电池系统的初始投资成为这类住宅能源系统普及应用的一个主要的障碍．在人类的生产活动中，新的产品会随着技术的提高、产量的增加而降低成本，这两种系统的初始投资也必将降低、但是很少有研究涉及到考虑初始投资递减的这类系统的经济性评价．文中通过应用学习曲线的方法，预测了2005—2030年间以5年为间隔的日本住宅用燃料电池和太阳能发电的初始投资递减，并且试算了日本典型住宅的通用能源系统、燃料电池系统和太阳能电池系统的年间能源费用，由此评价了住宅用燃料电池和太阳能发电的经济性．     

不同因素对质子交换膜燃料电池的影响

随着能源危机及环境问题日益加剧,一种无污染且效率较高的电池——质子交换膜燃料电池(PEMFC)的研究对实际应用也日趋重要,研究的主要指标则是输出特性。根据质子交换膜燃料电池的数学模型,在simulink环境下建立了其稳态模型并进行仿真。对影响质子交换膜燃料电池输出特性的因素(单个电池的电压,活化过电压,欧姆过电压,浓差过电压,功率以及电池效率)进行分析,以电流密度为横轴,得出在不同工作温度,不同气体压强以及不同膜的水含量的情况下质子交换膜燃料电池的最佳稳态输出特性。通过优化参数,改善燃料电池的性能,这对质子交换膜燃料电池的实际应用具有重要的意义。     

高温质子交换膜燃料电池电堆端板拓扑优化

以实现高温质子交换膜燃料电池单电池内部接触压力的均匀性与电堆内单电池之间接触压力的一致性为目的,建立了一种具有非线性接触边界条件的高温质子交换膜燃料电池电堆端板的拓扑优化模型.通过研究在一定工作温度下装配荷载对电堆内部接触压力的影响,并综合考虑端板的质量与制造难度,构建了一种适用于燃料电池电堆的简化模型.从基于热力耦合的有限元法出发,对燃料电池端板进行以最小质量为目标、最大应力为约束的拓扑优化,并在综合考虑结构形状与拓扑结果的基础上建立端板的几何模型.结果表明,拓扑优化得到的端板结构使电堆内部具有更均匀的接触压力,因此拓扑优化可以为端板的结构设计提供理论参考.     

燃料电池汽车开发及产业化的关键技术研究

燃料电池电动汽车技术是当今世界上正在进行研究的一项高新技术,文章介绍了燃料电池电动汽车的动力系统和燃料电池系统的基本结构和工作原理。从燃料电池电动汽车的车身和底盘设计、燃料电池系统、驱动电机系统、电控系统以及系统优化等方面,分析了燃料电池电动汽车开发及产业化需要解决的关键技术,同时提出了相应的技术路线和对策。     

世界科技窗

能连续使用三千小时的第二代燃料电池最近在日本三菱电机中央研究所试制成功,由东京、大阪、东邦燃气公司共同开发的第二代燃料电池,比第一代燃料电池发电效率提高10％。能连续发电三千小时以上,发电性能稳定。它适用于中小型工厂、大楼等一般小规模的用电设施,主要用于应急大面积照明。     

科技信息

电源开发公司发明高效发电新技术日本电源开发公司发明一种将燃气轮机、蒸汽轮机和燃料电池 3种发电方式相结合的发电新技术 ,发电效率达到 59% .这种新的发电技术名叫“煤炭气化燃料电池复合发电系统” ,其工作原理为 :首先把微细煤粉输入煤炭气化炉 ;使微细煤粉在高温、高压下与氧发生反应 ,产生可燃气体 (主要成分是氢和一氧化碳 ) ;然后把其中的的可燃气体 ,经过除硫和其它杂质后 ,充入固体电解质。根据燃料电池化学能直接转化为电能的原理进行发电 ;产生的高温、高压气体再推动燃汽轮机进行发电 ;剩余的废气通过废热回收炉加以回收 ,再…     

燃料电池

正燃料电池被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。未来的燃料电池,也将越来越轻型便携,并朝着移动式电池供电系统方向加速发展,在未来能源的使用上将有巨大发展和广阔市场。什么是燃料电池?燃料电池是一种非燃烧过程的电化学能转换装置,将氢气(等燃料)和氧气的化学能连续不断地转换为电能。与传统电池最大区别是:燃料电池是发电设备而不是储能设备。     

燃料电池：演绎新型的动力科学“神话”

现在国内外电动汽车的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、锌一空气电池、银锌蓄电池、燃料电池等数种，其中燃料电池是近年来出现的新事物，被许多人认为是一个发展方向，因与其他电池比较，燃料电池具有功率密度高，工作温度低、起动性能好，运动部件少，安全可靠，污染少，噪音低等多项优点。 燃料电池是一种直接将化学能转化为电流的电池，只需氢和氧两种元素，利用这两种元素通过媒介作用转化为电流。氧气可直接以空气中提取，关键是提取氢气的方法。氢气从汽油、甲醇、乙醇等燃料中提取，燃料电池也因此得名。 燃料电池作为现代汽车技术发展的方向，美欧日等发达国家十分重视燃料电池的发展。世界上第一辆燃料电池作动力的轿车是由奔驰汽车公司制造，于1996年5月在德国柏林向公众展示。这款称作“Necar”的轿车不会产生污染物，它向空中排放的是纯水蒸气，不含任何物质，甚至没有二氧化碳，使用甲醇做燃料。而美国的Abl公司开发的燃料电池是使用汽油做燃料的，这种车载燃料电池动力系统是由汽油箱、转化器、燃料电池、电动机组成。其中转化器是将汽油转化为氢气的设备，把汽油加热，直至处于汽化状态，然后输入一个有点火功能的金属反应缸内，在低氧状下通过“不完全燃烧”产生氢，然后将氢输送到燃料电池。由于燃料电池构造复杂，生产成本高昂而无法推广。直至近年进行了一系列改进，燃料电池轿车在价格上与普通轿车相比约高10％-15％，已居有一定发展价值。 近几年，我国已有一些大城市，诸如北京、上海在进行燃料电池车的探索。然而，对燃料电池的研究从未间断。作为一个新兴领域，国外有很多经验和教训可以被我们借鉴和吸取，我们也应结合自身发展把这一领域的研?     

金属有机框架材料的氨燃料电池性能研究

在“双碳”目标和“氢能源”背景下，氨作为一种无碳氢载体，被认为是一种可替代氢用于燃料电池的理想燃料.氨燃料电池可实现将氨高效转化为电能，放电生成物只有氮气和水，不会排放对生物有害的物质和导致全球变暖的二氧化碳，是一种对环境负担较小的能量转化系统.然而，氨燃料电池中阳极催化活性不足，直接影响着氨燃料电池的性能.针对于此，设计了一类新型的金属有机框架材料，从理论上研究了其作为氨燃料电池阳极催化剂的可能性.结果表明：该类金属有机框架材料是一类结构稳定的单原子催化材料，其反应活性位点是中心的过渡金属原子，活性金属原子对反应活性有直接影响；以钒金属为活性中心的金属有机框架材料表现出较好的氨分解活性，其起始电位为0.20 V.     

低成本、高性能燃料电池双极板材的制备及应用取得新进展

聚合物电解质燃料电池在电动汽车、航空航天等领域有广阔的应用前景，然而燃料电池组的高成本阻碍了它的市场化进程。主要原因是组成聚合物电解质燃料电池堆的主要部件双极板的成本占电池堆成本的60％。目前最常用的无孔石墨双极板基质较脆，且加工复杂，厚度和重量都难以减少；而另一种双极板材料是用优质钢板经特殊处理制成，不仅加工昂贵、重量大，而且不能完全保证燃料电池工作环境下耐腐蚀性。因此，研究开发一种具有自主知识产权的廉价、高性能的燃料电池双极板材已迫在眉睫。     

碱性膜燃料电池阳极双催化层结构与性能研究

改善阳极水管理是碱性阴离子交换膜(AEM)燃料电池重要的研究课题.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极研究中,发现改变催化层内部结构能够有效改善阴极的水管理能力,然而目前关于AEM燃料电池催化层相关研究较少.本研究针对AEM燃料电池阳极水分布特点,利用Pt/C和PtRu/C催化剂在碱性条件下氢氧化反应(HOR)的活性差异,设计了双层催化剂结构.当活性较高的PtRu/C层靠近气体扩散层,活性较低Pt/C层靠近AEM时,双催化层形成与单一催化层水分布相反的活性梯度,能够有效改善水分布,在测试温度为30℃和100%相对湿度时,获得较高峰值功率密度88.1 m W/cm~2.研究成果为碱性膜燃料电池的阳极催化层结构设计提出一种新思路.     

新型纳米贮氢材料

美国能源部西北太平洋国家实验室的研究人员正在采用一种新方法为燃料电池车“加满”纳米级固体贮氧材料。研究人员的这一发现可能会使汽车以氢动力环保燃料电池取代汽油发动机的日子早日到来。