酸堿混合水循環(huán)式新結(jié)構(gòu) 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)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(xué)能高效、無污染地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。其能源轉(zhuǎn)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(gòu)建了新型的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。這種發(fā)電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，管理、使用方便，加水就可以現(xiàn)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(lián)做大功率并作為新能源實現(xiàn)實際應(yīng)用，對于環(huán)境保護非常有意義。

但是，現(xiàn)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(yīng)用限制。在便攜式燃料電池發(fā)電過程中，燃料電池不僅產(chǎn)生電能，還會產(chǎn)生熱。如果沒有方法將熱排除的話，電解質(zhì)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(xué)工作者在燃料電池基礎(chǔ)研究和單項技術(shù)方面取得了不少進展，積累了一定經(jīng)驗。但就燃料電池技術(shù)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(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）方面的研究力度。2000年大連化學(xué)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(shè)計圖見圖4。

本項目的主要材料包括：催化劑、碳紙、質(zhì)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(jié)材料、碳粉、PTFE漿料等。

需要設(shè)計和加工端板、導(dǎo)氣板、金屬集電極、風(fēng)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(yù)處理裝置等。

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的組裝步驟可以總結(jié)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(zhì)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(zhì)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(jié)果