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燃料电池的发展缘由及种类

化石燃料的需求量随着工业化进程加快而激增，但其储藏量却有限。寻求来源广阔、高效清洁的能源来满足自身可持续发展的需要，逐步变成世界密切关心的议题。而燃料电池能量转换效率高、环保效益良好，可实现模块化组装，是未来电力市场不可或缺的绿色发电技术。它突破了XX循环的限制，能量转化效率可达50% ～80%，且这类电池燃料来源广泛，产物清洁环保，对环境无任何污染，是一种可同时兼顾能源和环境问题的先进技术。燃料电池作为核心动力装置可广泛应用于便携式设备、发电站、汽车等领域。

通常情况下，燃料电池可以分为磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、溶酶碳酸盐燃料电池等。近年来，随着对燃料电池研究的日益深入，逐渐诞生了直接碳燃料电池、微生物燃料电池、直接甲醇燃料电池、葡萄糖/O2 酶燃料电池等等。在上述种类中，最早被开发的燃料电池为磷酸燃料电池和碱性燃料电池，也被称为第一代燃料电池，发展至今已经拥有较为成熟的技术。而第二代燃料电池为熔融碳酸盐燃料电池，第三代燃料电池为固体氧化物燃料电池。以下重点探究几种典型的燃料电池：

1 质子交换膜燃料电池( PEMFC)

PEMFC 采用水基酸性聚合物作为电解质、铂作为催化剂，是当前燃料电池汽车和物料搬运车的首选技术路线。相较其它电池，其特点为运行温度相对较低( 一般低于100℃) ，同时可以根据需要灵活调整电堆输出功率。但因相对低的启动温度并采用贵金属基电极，这类电池必须使用高纯度的氢。为克服高纯度氢气需求限制，目前PEMFC 出现高温型技术路线，其原理为将水基电解质变成无机酸基电解质，该类电池运行温度可以高达200℃，对氢气的纯 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 贵金属催化剂的依赖较低; 2) 比起低温电池，可减少催化剂中毒概率;3) 可以使用多种燃料( 例如煤气、甲烷等) ; 缺点是存在高温腐蚀。目前，MCFC 主要用在一些大型电站、热电联产( CHP) 、热冷联产( CCP) ，转换效率高达60%，联产效率高达80%以上。

6 磷酸燃料电池( PAFC)

作为2001 年之前的主流燃料电池技术，PAFC采用磷酸或磷酸基电解质，能有效减少铂催化剂( 运行温度180℃左右) 中毒，但发电效率较低，当热电联产时效率可达80%。主要应用在功率100 ～ 400 kW的固定式发电站中，也有少量应用在大型汽车中。

燃料电池近几年快速发展，应用产业也不断扩大，燃料电池车可能将成为未来最具潜力的产业之一。燃料电池汽车的技术开发和应用会对世界能源和交通的发展格局产生深远影响，目前，燃料电池汽车技术已取得重大突破，成本也不断下降。然而，国内的氢能和燃料电池技术产业形成还需要长期努力，需要不断进行技术提升和创新，加快政策法规的完善，加大公众认知度的宣传等。国内政策指定者和汽车企业管理者需合力支持燃料电池汽车技术的研发和示范，促进氢能经济和氢能社会的实现。

参考文献：

[1]陈某某,郑某某,祝某某.燃料电池发电技术的发展现状与应用研究[J].新型工业化,2019,9(9):106-110

[2]冯某某,董某某,宗某某.燃料电池产业发展现状及趋势分析[J].化工时刊,2018,32(11):24-27,37

[3]温某某.燃料电池的研究现状及进展[J].现代化工,2019,39(7):66-70

[4]囤金军,宋某某.燃料电池的发展现状[J].科学评价,2020,(3):52-53

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