碱性燃料电池简介_精品文档优质PPT.pptx
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但近年来汽车等行业普遍使用的却是离子交换膜燃料电池(PEMFC)等.对此,进行分析、研究与展望。
AFC结构示意图1.1原理、材料在AFC中,浓KOH溶液既当作电解液,又作为冷却剂。
它起到从阴极到阳极传递OH-的作用,氢氧化钠和氢氧化钾溶液,以其成本低,易溶解,腐蚀性低,而成为首选电解质。
导电离子为OH-,燃料为氢AFC的催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属镍、钴、锰等。
原理反应式及电位计算其反应原理如下其反应原理如下:
阳极反应:
H2+2OH-2H2O+2e-标准电极电位为-0.828V阴极反应:
1/2O2+H2O+2e-2OH-标准电极电位为0.401V总反应:
1/2O2+H2H2O理论电动势为0.401-(-0.828)=-1.229VAFC实物图上世纪六十年代用于航天器的AFC优点a.从耐电解液性方面来看,不必使用价格昂贵的铂系催化剂。
氢电极可采用镍系催化剂,氧电极可采用银系催化剂。
b.工作温度在100以下,启动快,且电池的构成材料的选择范围广,造价低。
c.与其他燃料电池相比,碱性燃料电池系统具有较高的电效率(60%90%)。
缺点a.由于空气中含有CO2,一旦电解液与含有CO2的气体接触,电解液中就会生成碳酸根离子,如含量超过30%,输出功率便会急剧下降。
因此必须配置CO2除去装置,这样势必要提高造价。
b.为保持一定的电解液浓度,需要进行适当的控制,因而使系统复杂化,成本增高。
c.由于低温工作,所以废热利用困难。
另外,冷却装置也比高温工作的燃料电池温差小,因此体积变大。
1.4改进措施电电化学法除去化学法除去CO2CO2可通过电化学方法消除。
在碳酸盐形成后,将AFC在短时间内运行在高电流条件下,可大大降低阳极附近的OH一浓度,碳酸盐的浓度相对增大,形成H2C03,并分解,释放出CO2,达到消除的目的。
这种方法简单易行,无须增加任何辅助设备。
使使用循环电解液用循环电解液MCifrain等提出循环电解液的方法。
通过更新电解液,将电解液中生成的碳酸盐去除,并不断添加作为载流子的OH一,减弱了碳酸盐析出对电极的机械破坏,保证了充足的载流子的数量,还有利于水和热的管理,使AFC可高效、长时间工作。
此方法的缺陷是增加了AFC的复杂性。
1.5应用领域碱性燃料电池分为中温(工作温度约为523K)和低温(工作温度低于373K)两种。
中温碱性燃料电池被用于航天飞行和太空项目上的电源,经过几十年的应用,被证明是安全可靠的太空电源低温碱性燃料电池是今后开发的重点,其应用目标是便携式电源和交通工具用动力电源。
结论AFC具有效率高、启动快、价格低廉的优点,仍然具有一定的发展潜力。
尤其是近年来AFC的CO2毒化问题已基本解决,且氨的使用也为AFC的应用展开了一片较好的前景。
AFC和PEMFC各有所长,今后在重点发展PEMFC的同时,也应对AFC进行更深入的研究,进一步挖掘AFC的潜力。
参考文献1张姝.毕剑.赖欣.高道江AFC电催化剂的研究进展期刊论文-电池2006(06)2韩家军.李宁.张天云.魏琦峰AFC催化剂中毒原因及预防办法的研究现状期刊论文-电池2006(04)3倪萌.梁国熙碱性燃料电池研究进展期刊论文-电池2004(5)谢谢!