石油畢業(yè)論文：燃料電池
早在1839年，英國人w.grove就提出了氫和氧反應(yīng)可以發(fā)電的原理，這就是最早的氫-氧燃料電池(fc)。但直到20世紀(jì)60年代初，由于航天和國防的需要，才開發(fā)了液氫和液氧的小型燃料電池，應(yīng)用于空間飛行和潛水艇。近二三十年來，由于一次能源的匱乏和環(huán)境保護(hù)的突出，要求開發(fā)利用新的清潔再生能源。燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)而受到世界各國的普遍重視。美國礦物能源部長助理克.西格爾說：“燃料電池技術(shù)在21世紀(jì)上半葉在技術(shù)上的沖擊影響，會(huì)類似于20世紀(jì)上半葉內(nèi)燃機(jī)所起的作用。”福特汽車公司主管pngv經(jīng)理鮑伯.默爾稱，燃料電池必會(huì)給汽車動(dòng)力帶來一場革命，燃料電池是唯一同時(shí)兼?zhèn)錈o污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續(xù)工作和積木化的動(dòng)力裝置。預(yù)期燃料電池會(huì)在國防和民用的電力、汽車、通信等多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。美國arthur d.little公司最新估計(jì)，2017年燃料電池在能源系統(tǒng)市場將提供1 500～2 000mw動(dòng)力，價(jià)值超過30億美元，車輛市場將超過20億美元;2017年燃料電池在運(yùn)輸方面的商業(yè)價(jià)值將達(dá)到90億美元。
燃料電池的工作原理和分類、特點(diǎn)和優(yōu)勢
燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫氣的燃燒反應(yīng)。它與一般電不同之處在于燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是起催化轉(zhuǎn)換作用。所需燃料(氫或通過甲烷、天然氣、煤氣、甲醇、乙醇、汽油等石化燃料或生物能源重整制取)和氧(或空氣)不斷由外界輸入，因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。以熔融碳酸鹽型燃料電池為例，圖1為燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
在燃料電池電極上反應(yīng)如下：
陽極反應(yīng)：h2+co32-=h2o+co2+2e-
陰極反應(yīng)：1/2o2+co2+2e-=co32-
總反應(yīng)：1/2o2+h2=h2o
燃料電池多種分類。按燃料類型可分為直接型、間接型和再生型。按電解質(zhì)種類又可分為磷酸鹽型燃料電池(pafc)--第一代fc;熔融碳酸鹽型燃料電池(mcfc)--第二代fc;固體氧化物型燃料電池(sofc)--第三代fc。表1列出了幾種主要類型燃料電池的燃料、電解質(zhì)、電極和工作溫度等基本特點(diǎn)。