酸堿混合水循環(huán)式新結構 燃料電池發(fā)電系統研究

燃料電池是一種直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、無污染地轉化為電能的發(fā)電裝置。其能源轉化率最高可以達到80%，是未來重點發(fā)展的能源。針對以往燃料電池存在的問題，我構建了新型的燃料電池發(fā)電系統。這種發(fā)電系統具有結構簡單，管理、使用方便，加水就可以現場制氫供燃料電池使用的特點。這種新概念燃料電池有望通過多個單元電池串聯做大功率并作為新能源實現實際應用，對于環(huán)境保護非常有意義。

但是，現在一般的低溫燃料電池都要求使用貴金屬催化劑，比如鉑。以鉑為催化劑，不僅成本昂貴，而且資源稀少。如果不排除對鉑的依賴性，燃料電池將會因為鉑的資源問題受到應用限制。在便攜式燃料電池發(fā)電過程中，燃料電池不僅產生電能，還會產生熱。如果沒有方法將熱排除的話，電解質膜會失水，造成電池斷路而無法工作。我了解到目前的便攜式燃料電池都工作在比較低的溫度，這種以犧牲性能為代價的目的就是因為高溫會失水。

中國科學工作者在燃料電池基礎研究和單項技術方面取得了不少進展，積累了一定經驗。但就燃料電池技術的總體水平來看，與發(fā)達國家尚有較大差距。近幾年中國加強了在質子交換膜燃料電池（PEMFC）方面的研究力度。2000年大連化學物理研究所與中科院電工研究所已完成30kW車用燃料電池的全部試驗工作。北京富原公司也在2001年提供了40kW的中巴燃料電池。

從查閱資料的角度看，國際上已有酸性燃料電池和堿性燃料電池，但沒有

研究過程

電池設計圖見圖4。

本項目的主要材料包括：催化劑、碳紙、質子交換膜、陰離子交換膜。另外需要輔助材料包括：密封圈、溶劑、黏結材料、碳粉、PTFE漿料等。

需要設計和加工端板、導氣板、金屬集電極、風扇架、電流和電壓表架、底座等。

涉及的儀器包括：雕刻機、熱壓機、鉆床、電池測試裝置、材料預處理裝置等。

燃料電池發(fā)電系統的組裝步驟可以總結為如下流程：先把1個氧氣端板固定，放1片不銹鋼集流極板，放1片密封墊，放酸性質子交換膜、膜電極（2.5cm×2.5cm），再放1片不銹鋼集流板，放1片密封墊，放氫氣端板，在氫氣端板上放1片密封墊，放不銹鋼集流極板，放密封墊，放1片載有催化劑的碳紙，在碳紙上放堿性質子交換膜，把另一片碳紙在膜上與上一片碳紙對齊，放另一片不銹鋼集流極板，再放氧氣端板，鎖緊螺絲，串接電路，接制氫瓶，測電池開路電壓。

實驗結果