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燃料电池面临的挑战及应对策略

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:高性能燃料电池必须使用更好更完善的材料。高电导率,高度的热稳定性是对燃料电池电解质提出的强制性要求。目前燃料电池的运作成本是相当高的,每千瓦要高于1000美元。汽车及固定装置中的燃料电池的使用寿命必须要分别提升到5000h和40000h。在未来,预计燃料电池中有价金属的需求量以及许多其他方面的应用将会不断增加。

燃料电池面临的挑战及应对策略

燃料电池可以为许多固定或者便携式装置提供清洁能源。像手机、手提电脑在内的便携式装置在未来的期望需求量会越来越大。这主要是因为相比目前使用的普通电池作为小型电源而言,燃料电池更具有竞争性。另一方面,普通电池在一些电动汽车、混合动力汽车或内燃机车中仍会占一席之地。

高性能燃料电池必须使用更好更完善的材料。在燃料电池汽车以及大型发电站SOFC系统商业化进程中,膜材料的长期稳定性一直困扰着人们。

降解过程的基本原则,材料的高低温特性,燃料电池聚合物膜的机械特性仍是未知的。目前对燃料电池的研究主要集中在如何提高电催化剂特性、如何进行水处理,同时建立热力学化学、迁移现象的模型,而对于电解质膜本身以及新方案的关注则少得可怜。

目前应用于电动汽车上的质子传导膜的耐用性和高低温特性都不是很好。高电导率,高度的热稳定性是对燃料电池电解质提出的强制性要求。只有这些技术上的问题解决了以后,燃料电池才能够变得令人满意。(www.xing528.com)

目前燃料电池的运作成本是相当高的,每千瓦要高于1000美元。如果想要与内燃机相竞争的话,必须要把成本降至每千瓦35~50美元,甚至更低,因为目前正在研究更高效的内燃机[5]

汽车及固定装置中的燃料电池的使用寿命必须要分别提升到5000h和40000h。经测试,目前的PEMFC系统只能在1000h内正常工作。但是,对于3000h的使用寿命这一目标还是可以达到的。

考虑到特殊用途,膜的工作温度范围是-40~140℃,在这个温度范围内,膜必须要保持自身的功能和机械特性。在未来,预计燃料电池中有价金属的需求量以及许多其他方面的应用将会不断增加。对于以氢气为燃料的PEMFC来说,不必考虑白金的价格,因为只在制作电极时会少量用到。然而,为了加快甲醇的氧化反应,DMFC中铂合金的使用量却增加了10倍。新技术能够帮助降低需要的催化剂的数量,从而确保这些金属的在将来可以有效获得,催化剂量可以通过纳米白金或铂合金来减少。现在亟需低成本、高化学稳定和能吸收更多一氧化碳的催化剂。

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