质子交换膜燃料电池PEMFC的原理及应用

质子交换膜燃料电池PEMFC的原理及应用

第!/卷第’期天津理工学院学报U45-!/Z4-’%""!年.月9:;<=5>:?@A5=9A=A=B@A@;@C:?@CDE=:>:FG[6J;-%""!"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

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质子交换膜燃料电池（()*+,）的原理及应用

梁宝臣!，田建华%

（!-天津理工学院生物与化学工程学院，天津’""!.!；

%-天津大学化工学院，天津’"""/%）

摘要：简述了质子交换膜燃料电池的工作原理；质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动汽车用绿色能源，在航天领域、潜艇、电动车、电站等领域具有广泛的应用前途-关键词：质子交换膜燃料电池；膜电极；质子交换膜中图分类号：0*..!1#2

文献标识码：3!

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燃料电池（+F65,655）是一种新型的能量转换装置，其通过燃料（如O%）的电化学氧化和氧化剂（如P%）的电化学还原直接产生电流-燃料电池与一般的原电池、蓄电池不同，它所需的电极反应活性物质并不贮存于电池内部，而是由电池外部供给-从理论上讲，只要外部连续地供给燃料，燃料电池也就可以不断地输出电能-由于燃料电池发电不经过燃烧过程（即燃料电池不是一种热机）不受卡诺循环的限制，不仅具有

［!］

很高的能量转换效率（理论上可大于2"Q），而且发电过程不会造成环境污染-所以燃料电池

染、无腐蚀、寿命长（可达2"""=以上）；其工作电流大（"1R3S<B%T%1"3S<B%，"1&U），比功率高（"1&VWSAB’T!1"VWSAB’），电解质是一种固体膜，不怕震动，冷启动快，工作温度低（一般为&"XT!""X）-使其成为电动汽车的理想能源，亦可作为军用、民用便携式电源-具有十分广阔的应

［%$&］

用前景-正在成为世界各国的研究热点之一-

!()*+,工作原理

()*+,的工作原理如图!所示：

()*+,单体电池由膜电极装置（*6BLI@>6

被公认为%!世纪最有前途的清洁能源-燃料电池种类繁多，性能各异，其中质子交换膜燃料电池（(I4;4>)K<=@>76*6BLI@>6+F65,655，()*+,）具有以下一些独特的优点：无噪声、零污

!收稿日期：%""!$"R$"%

，双极板和密封垫片Y)56<;I4A63EE6BL5?，*)3）

组成，呈三明治结构-膜电极很薄（厚度一般小于!BB），是在质子交换膜的两侧分别涂覆一定载量的铂基催化剂以及导电多孔透气扩散层（多