澳门报告PPT(燃料电池)

燃料电池技术燃料电池技术--原理、现状与趋势原理、现状与趋势上海交通大学燃料电池研究所朱新坚2006年10月13日中国-澳门燃料电池（燃料电池（FuelCellFuelCell））燃料电池发电与火力发电的主要区别热能机械能火力发电化学能电能燃料电池燃料电池的主要优点燃料电池的主要优点z能量转换效率高——转换过程简单z污染大大减少——不直接燃烧燃料电池与电池的区别燃料电池与电池的区别电池（Battery）——是能量储存装置燃料电池（FuelCell）—是能量转换装置质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池(PEMFC)(PEMFC)PEMFCPEMFC的工作原理的工作原理阳极反应为：H22H++2e-阴极反应为：1/2O2+2H++2e-H2O总反应为：H2+1/2O2H2OPEMFCPEMFC可用的燃料可用的燃料PEMFCPEMFC的用途的用途PEMFCPEMFC的特点的特点z工作温度低——80oCz可在室温下快速启动z可使用氢气、天然气/甲醇重整气等做燃料，空气做氧化剂z运行安静、污染排放低z功率密度高、机动性好PEMFCPEMFC的用途的用途质子交换膜燃料电池——在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。PEMFCPEMFC的主要部件的主要部件如右图示一个单电池包括：（1）质子交换膜（2）电催化剂（3）碳纤维纸（4）双极板四大部件国际研究的主要燃料电池类型国际研究的主要燃料电池类型z质子交换膜燃料电池（PEMFC）z直接甲醇燃料电池（DMFC）z固体氧化物燃料电池（SOFC）z熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池z低温燃料电池z主要用于移动、便携或固定式动力源z各大汽车公司均有投入（戴克、通用、福特、丰田、本田）z技术上已取得很大进展福特公司研制的福特公司研制的PEMFCPEMFC零排放轿车零排放轿车巴拉德巴拉德250kWPEMFC250kWPEMFC电站电站直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池z低温燃料电池z主要用于小型、微型移动/便携式电源z美国洛斯-阿拉莫斯国家实验室、日本NEC、日立、东芝、韩国三星等公司均有投入z技术上还有一些关键问题须解决NECNEC的微型的微型直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池z高温燃料电池z主要用于集中或分散型电站/移动式电源z管式SOFC，Siemens-Westinghouse，平板式SOFC，瑞士（Sulzer）、加拿大环球热电(GlobleThermoelectrics)、日本三菱重工z管式处于示范阶段、板式还须研究西门子西门子SOFC/SOFC/燃气轮机复合发电系统燃气轮机复合发电系统熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池z高温燃料电池z主要用于集中或分散型电站z美国FCE、日本IHI、意大利AnsaldozFCE已实现产业化，寿命还须延长FCE250kWFCE250kWMCFCMCFC发电模块发电模块燃料电池技术存在的问题燃料电池技术存在的问题z与传统的发电方式相比，燃料电池市场价格依然昂贵z燃料电池的工作寿命及可靠性仍有待于进一步提高z燃料电池技术不够普及、缺乏完善的燃料供应体系燃料电池技术目前的研发内容燃料电池技术目前的研发内容z研究新材料——如新的离子交换膜、新型电催化剂、新型双极板z优化电池与系统结构——包括工艺、结构、系统优化z建设示范模型——如零排放的燃料电池车、分散型燃料电池电站，普及燃料电池技术，建立适合于燃料电池的燃料供应体系中国燃料电池的研发中国燃料电池的研发z从资源高效、清洁利用环境保护角度z中国政府重视清洁能源的研发z发改委、科技部统筹规划燃料电池研发z支持燃料电池研发的重要国家计划—自然科学基金、973，863、攻关计划等主要类型和研发单位主要类型和研发单位类型研发单位技术现状PEMFCDICP,ShenLi,FuyuanCorp.etc5--100kWSOFCSIC,DICP,Unives10--800WMCFCSJTU1kWDMFCDICP,etc10--300WPEMFCPEMFC的研发现状的研发现状1.DalianInstituteofChemicalPhysicsChineseAcademyofSciences(DICP)大连化学物理研究所2.ShanghaiShenLiHighTecCo.,Ltd上海神力科技有限公司45kWand110kWPEMFCenginesforcar&bus45kW，110kW轿车和大巴用PEMFC发动机大化所研发的大化所研发的PEMFCPEMFC系列系列上海神力科技公司研发的上海神力科技公司研发的第三代轿车用第三代轿车用PEMFCPEMFC发动机发动机863863电动汽车重大专项电动汽车重大专项——城市大巴城市大巴（（PEMFCPEMFC发动机由神力公司发动机由神力公司和大化所分别提供）和大化所分别提供）863863电动汽车重大专项电动汽车重大专项——燃料电池轿车燃料电池轿车PEMFCPEMFC发动机发动机----神力公司和大化所提供神力公司和大化所提供固体氧化物燃料电池的研发现状固体氧化物燃料电池的研发现状SOFCRESEARCHACTIVITIESinSICCASShanghaiInstituteofCeramics,TheChineseAcademyofSciences中科院上海硅酸盐研究所SOFC研发现状863863计划计划——55千瓦级中温千瓦级中温SOFCSOFC测试系统测试系统由由8080个单电池组成的个单电池组成的800W800W电池组在运行中电池组在运行中运行后的运行后的800WSOFC800WSOFC电池组电池组熔融碳酸盐燃料电池的研发现状熔融碳酸盐燃料电池的研发现状MCFCRESEARCHACTIVITIESinFCISJTUFuelCellInstituteofShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学燃料电池研究所MCFC的研发现状863863计划计划----50kW50kW级级MCFCMCFC测试系统测试系统863863计划计划——配套的天然气重整装置配套的天然气重整装置863863计划计划——由大化所研制的可为由大化所研制的可为PDAPDA供电的直接甲醇燃料电池供电的直接甲醇燃料电池863863计划计划——中山大学研制的直接甲醇中山大学研制的直接甲醇燃料电池燃料电池中国燃料电池的研发趋势中国燃料电池的研发趋势zTheChineseGovernmentwillincreasetheR&DfundingofFuelCellsz政府将不断加大燃料电池研发的投入zEncouragemoreuniversities、institutesandindustriestojointheR&DofFuelcellsz鼓励更多的大学、研究所和企业参与燃料电池研发““十一五十一五””燃料电池的研发重点燃料电池的研发重点一、PEMFC（质子交换膜燃料电池）zKeymaterialsR&DtoimprovetheperformanceofPEMFC（关键材料研发，改进PEMFC性能）zHighperformancePEMFCmoduleforFCEV(高性能电动汽车用PEMFC发动机)zUsedforDistributivepowerstation–CHP（用于分布式冷热电三联供的PEMFC系统）““十一五十一五””燃料电池的研发重点燃料电池的研发重点二、SOFC（固体氧化物）zEnhancekeymaterial&basisresearch（加强基础和关键材料研究）zplanarITSOFC/NGReformer（研发带天然气重整器的平板型中温SOFC系统）zBeginR&DoftubeSOFC/LTSOFC（研发带天然气重整器的管型和低温SOFC）““十一五十一五””燃料电池的研发重点燃料电池的研发重点三、MCFC（熔融碳酸盐燃料电池）zEnhancekeymaterial&basisresearch（加强基础和关键材料研究）zConstruct50kWpilotplant/NGasfuel（研发天然气为燃料的50kW以上的MCFC电站）““十一五十一五””燃料电池的研发重点燃料电池的研发重点四、DMFC（直接甲醇燃料电池）zEnhancekeymaterial&basisresearch(membrane,catalyst)z加强基础和关键材料研究，特别是膜和催化剂zMini/smallDMFCsystemintegrationz微/小型直接甲醇燃料电池系统的集成““十一五十一五””燃料电池的研发重点燃料电池的研发重点CodesandStandards（标准与规范）(1)CodesandStandardsforFCEV电动汽车燃料电池标准与规范(2)CodesandStandardsforMobile&StationaryPower固定和移动式电源燃料电池标准与规范政府持续支持与政府持续支持与国际合作的重要性国际合作的重要性Fuelcells—longtermproject燃料电池—需政府持续支持InternationalCooperationisimportant国际合作非常重要(1)CodesandStandards（标准与规范）(2)Fuelcells(PEMFC,MCFC,SOFC,DMFC)Costreduction,longlifetime,highcredibility,etc.各类燃料电池低成本、长寿命、高可靠性的研究PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PAFCPAFC的应用示例的应用示例PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PEMFCPEMFC的应用示例的应用示例PV+RFCPV+RFC的家用配置图的家用配置图展望与结语展望与结语（1）高效、洁净的燃料电池必将在未来的高效、清洁发电技术中占有一席之地（2）资金、技术、观念、基础设施上还有许多需要克服的困难谢谢谢谢诸诸位！位！2006年10月13日