接枝侧链型磺化聚芳醚质子交换膜的制备及其性能研究(2)
1.1 燃料电池的分类表 1.1 各类燃料电池的性能和特点燃料电池的类型碱性燃料电池（AFC）磷酸性燃料电池（PAFC）熔融碳酸型燃 料 电 池（MCFC）固体氧化物型燃料电池（SOFC）质子交换膜燃 料 电 池（PEMFC）电解质类型 KOH H3PO4 Na2CO3 ZrO2-Y2O3 质子交换膜燃料 H2 天然气 天然气， 沼气 天然气， 沼气 H2，甲醇氧化剂 O2，空气 O2，空气 CO2，O2 O2，空气 O2，空气使 用 温 度（℃）80-100 200-220 600-650 800-1000 70-80电池效率 （%） 60-90 37-42 >50 50-65 43-58优点 效率高， 材料成本低， 可以使用非贵金属催化剂发电率高， 燃料可以使用非纯氢， 技术最成熟可用化石燃料， 不需要水作介质， 可以使用非贵重金属催化剂全固体结构，无需贵重金属， 燃料使用弹性大构造简单， 启动速度快， 固体电解质适用于大规模生产缺点 对 CO2敏感，CO2 会 造 成KOH电解质退化尺寸，质量大， 电流和功率小工作温度高，电极寿命短，电池腐蚀严重电池组装困难， 高温引起许多技术难题催化剂容易CO 中毒，关键材料成本高技 术 状 态（kW）1-100 1-200 250-200 1-200 1-300根据电解质与燃料的不同，有很多不同的分类方法，但是主要有五种燃料电池体系，如表 1.1 所示[1-2]。其中质子交换膜燃料电池燃料具有电池效率高，方便快捷,易储存，开机启动速度快，比能量效率高与运行寿命最长等优点，是这五种燃料电池中应用最为广泛的燃料电池。其中，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种最为普遍的，公认的最有前途的燃料电池。其所采用的燃料是甲醇，具有内部构造简单等，而且甲醇也具有便于储存与携带的优点。同时，甲醇燃料电池也有着能量密度高，且具有高的电化学活性及能量转换效率高等优点，是一款应用前景很宽阔的的便携式电源。[3-6] 1.2 燃料电池特点（1）高效率。把化学能直接转化成电能，反应过程温和，理论的能量转达效率可高达85%。（2）环保，噪声低。如，甲醇燃料电池的副产物是CO2和 H2O，也不会产生 SO2，NO等有毒气体，所以催化剂可以使用的时间更长。燃料电池的存储电量是有限的只能通过外界源源不断的提供原料于燃料电池中，就可以输出更多的能量。[7-9]（3）组装方便。由于单电池的供电能力有限，因而在实际使用过程中，可以采用模块组合的方式串连使电池获得高能量输出。另外，在工作效率方面，燃料电池与构建规模没有密切的关系。对于高电压工作需求时，可将燃料电池串联或是并联以满足需求。（4） 安全系数高。燃料电池已经证明其安全系数大于发电机。（5） 燃料多样性。有多种有机燃料可以作为原料。例如甲醇，甲酸，甲烷，天然气等。
1.3 燃料电池的应用（1）军事上的应用：燃料电池在军事上的应用比在别的方面要多。燃料电池一些特点都极适合于军事工作对电力以及携带的需要。燃料电池可以以多种形态为绝大多数军事装置提供动力。自 20 世纪80 年代以来，美国海军就使用燃料电池为其深海探索的船只和无人潜艇提供动力。（2）移动装置上的应用伴随燃料电池的日益发展，燃料电池在移动电器的能源方面起着很关键的作用。微型燃料电池因其具有使用寿命长，轻便和便携等特点，比常规电池具有得天独厚的优势。（3）航空领域的应用在 20 世纪50 年代后期和60 年代初期， 美国政府为了找到载人航天飞行寻找安全可靠的能源，对燃料电池的研究投入了很多人力物力，使燃料电池取得了很大的进步。（4）运输上的应用当前，使用内燃机提供动力的汽车已成为有毒有害气体排放的主要排放源。在世界各地，一些国家和地方机构都在试图生产节能，污染小的汽车。燃料电池可以让这种想法成为现实。其中质子交换膜燃料电池的特点可以满足这些要求。