電池是儲(chǔ)存電能并可輸出電能的裝置。將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成直流電能的裝置稱為化學(xué)電池或化學(xué)電源。把光能或熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為物理電池，例如太陽(yáng)能電池。電池的突出優(yōu)勢(shì)在于：能量轉(zhuǎn)化率高，使用中無(wú)污染、無(wú)噪聲、可做成任意大小、使用方便、易于控制。7.1.1化學(xué)電源的分類與組成第一頁(yè)第二頁(yè)，共116頁(yè)。（1）化學(xué)電源的分類化學(xué)電源通常分為以下4類：a)原電池：又稱一次電池，放電后不能用充電的方法使之復(fù)原，因此兩電極的活性物質(zhì)只利用一次。原電池的特點(diǎn)是小型、攜帶方便，但放電電流不大，一般用于儀器及各種電子器件。常用的原電池如鋅錳電池、鋰電池。第二頁(yè)第三頁(yè)，共116頁(yè)。b)蓄電池：又稱二次電池，充電后可使之復(fù)原。能多次充放電，循環(huán)利用。常見(jiàn)的蓄電池如鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎘鎳電池。鉛酸蓄電池的產(chǎn)量很大，而且多數(shù)用在汽車啟動(dòng)、照明和點(diǎn)火。c)貯備電池：在貯存期內(nèi)電極活性物質(zhì)和電解質(zhì)不接觸，或電解質(zhì)處于固態(tài)；能貯存幾年或十幾年，使用時(shí)借助動(dòng)力源或水作用于電解質(zhì)使電池激活。例如，鎂氯化銀電池，鉛高氯酸電池。第三頁(yè)第四頁(yè)，共116頁(yè)。d)燃料電池：又稱連續(xù)電池，其正負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，將燃料（電極活性物質(zhì)）輸入電池就能長(zhǎng)期放電。例如，氫氧燃料電池、直接甲醇或甲酸燃料電池等。目前，廣泛使用或已投產(chǎn)的化學(xué)電源是鋅錳電池、鉛酸蓄電池、鋰電池、鋰離子電池、鎘鎳電池、鎳氫電池、鋅銀電池、堿性鋅錳電池、空氣濕電池、鎂氯化銀貯備電池等。第四頁(yè)第五頁(yè)，共116頁(yè)。（2）化學(xué)電源的研制發(fā)展方向1、車輛動(dòng)力電池及儲(chǔ)備電池：高比能量和長(zhǎng)壽命；2、燃料電池：高能量轉(zhuǎn)換率，無(wú)污染、低成本；3、軍用電池：核武器、導(dǎo)彈、炮彈、坦克、魚(yú)雷；4、用作空間探索和海洋開(kāi)發(fā)的輔助電源：例如空氣飛行器的啟動(dòng)、回收，海洋探測(cè)器的照明等；5、小型及微型電池：集成電路，攜帶式小型化儀器；近年來(lái)人體植入電池引人關(guān)注。第五頁(yè)第六頁(yè)，共116頁(yè)。（3）化學(xué)電源（簡(jiǎn)稱電池）的基本組成1、正極和負(fù)極：由活性物質(zhì)和導(dǎo)電材料以及添加劑等組成，其主要作用是參與電極反應(yīng)和導(dǎo)電，決定電池的電性能。原則上正極和負(fù)極的電位相差越大越好，參加反應(yīng)的物質(zhì)的電化當(dāng)量越小越好，（用很少的活性物質(zhì)可得到更多的電量）。除考慮電極電位和電化當(dāng)量外，還要考慮活性物質(zhì)的穩(wěn)定性及材料來(lái)源。第六頁(yè)第七頁(yè)，共116頁(yè)。2、電解質(zhì)：保證正負(fù)極之間離子導(dǎo)電作用，有的參與成流反應(yīng)或二次反應(yīng)，有的只起導(dǎo)電作用。電解質(zhì)通常是水溶液，也有用有機(jī)溶劑、熔融鹽和固體電解質(zhì)。要求電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和電導(dǎo)率高。第七頁(yè)第八頁(yè)，共116頁(yè)。3、隔膜：又叫隔離物，防止正、負(fù)極短路，但允許離子順利通過(guò)。例如，石棉紙、微孔橡膠、微孔塑料、尼龍、玻璃纖維。4、外殼：起保護(hù)作用。除干電池由鋅極兼做容器外，其他均不用活性物質(zhì)做容器。要求外殼具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕、耐振動(dòng)、抗沖擊強(qiáng)度。第八頁(yè)第九頁(yè)，共116頁(yè)。

實(shí)用的電池對(duì)電性能、貯存性能、機(jī)械性能、密封性能、幾何形狀、工作條件、經(jīng)濟(jì)性等多方面都有一定的要求。而首要的是具有良好的電性能和貯存性能。下面介紹主要的電性能和貯存性能。7.1.2化學(xué)電源的基本性能指標(biāo)第九頁(yè)第十頁(yè)，共116頁(yè)。（1）開(kāi)路電壓和工作電壓：沒(méi)有通電時(shí)電池的電壓稱為開(kāi)路電壓，等于兩電極之間的電位差。開(kāi)路電壓取決于正負(fù)極材料的本性、電解質(zhì)和溫度。電池的額定電壓或標(biāo)稱電壓是指開(kāi)路電壓的最低值。工作電壓又稱閉路電壓，是指電池接通負(fù)荷時(shí)的電壓。歐姆電阻和過(guò)電位的存在使得工作電壓低于開(kāi)路電壓。工作電壓的數(shù)值及穩(wěn)定度依賴于放電條件。第十頁(yè)第十一頁(yè)，共116頁(yè)。（2）內(nèi)阻：包括歐姆內(nèi)阻RΩ和極化電阻Rr,前者由電解質(zhì)、電極材料、隔膜的電阻及各部分零件的接觸電阻組成，后者由極化引起。為了減少極化，可提高電極的活性和增大電極的面積，例如，采用多孔電極。

內(nèi)阻和開(kāi)路電壓E開(kāi)、工作電壓E的關(guān)系為：

E=E開(kāi)-I(RΩ+Rr)第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共116頁(yè)。（3）放電曲線：即電池的工作電壓隨時(shí)間變化的曲線。評(píng)價(jià)電池的性能常采用放電曲線，放電曲線越平坦性能越好。電壓下降到不宜繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓，例如鋅錳干電池的終止電壓為0.9V。放電方法主要有恒流放電和恒阻放電兩種，還分為連續(xù)放電和間歇放電。第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共116頁(yè)。幾種一次電池在250mA電流下的放電曲線第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共116頁(yè)。

鋅錳電池不同條件下的放電曲線：（a）連續(xù)放電；（b）每日2次，每次30min。第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共116頁(yè)。（4）容量與比容量：在一定放電條件下可從電池獲得的電量，稱為容量，以Q表示，單位為Ah或mAh。

Q理=nFw/M=w/k額定容量：全新的一次電池或剛完全充電的二次電池，以規(guī)定的溫度和放電率放電到一定終止電壓的容量稱為額定容量，常用C來(lái)表示。比容量：電池單位重量或單位體積所輸出的能量，Ah/kg,Ah/L第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共116頁(yè)。（5）能量與比能量：在一定條件下電池輸出的能量（電能）單位Wh。比能量為單位重量或單位體積電池對(duì)外輸出的能量，又叫能量密度，單位Wh/Kg和Wh/L。W=EIt=EQ（6）比功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間電池的比能量，單位W/Kg和W/L。比功率與內(nèi)阻有關(guān)。P=EIE=E開(kāi)-I(R

+Rr)P=IE開(kāi)-I2

(R

+Rr)第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共116頁(yè)。（7）貯存性能：主要針對(duì)一次電池，是指電池貯存期間容量的下降率。Qa：電池放置前的容量；Qb：電池放置后的容量；T：放置時(shí)間。電池容量下降到某一規(guī)定容量所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，稱為擱置壽命或貯存壽命。放置期間電池容量下降是由于兩個(gè)電極的自放電引起的。第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共116頁(yè)。（8）循環(huán)壽命：蓄電池充電和放電一次稱為一個(gè)周期或循環(huán)。電池容量降到某一規(guī)定值之前，能反復(fù)充、放電的次數(shù)稱為循環(huán)壽命。蓄電池的循環(huán)壽命除取決于電池的本性外，還與使用和維護(hù)是否恰當(dāng)有關(guān)。第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共116頁(yè)。為了確保不同廠家的電池產(chǎn)品在電器上與物理上的可互換性，以及確定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有必要定出一套有關(guān)電池的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電工委員會(huì)制定的原電池的IEC標(biāo)準(zhǔn)已為許多國(guó)家所采用。我國(guó)推行IEC標(biāo)準(zhǔn)。用字母R、S、F分別表示為圓形、方形、扁平形電池，迭層電池也用F表示，字母后跟著的數(shù)字表示電池的大小。例如R20（即1號(hào)電池）。7.1.3電池的命名與型號(hào)第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共116頁(yè)。根據(jù)我國(guó)頒布標(biāo)準(zhǔn)，鉛酸蓄電池的產(chǎn)品型號(hào)分三段：1、串聯(lián)單個(gè)電池?cái)?shù)；2、電池的類型和特征；3、額定容量。電池類型根據(jù)其主要用途劃分，主要代號(hào)如下：Q-啟動(dòng)用；G-固定用；D-蓄電池車用；N-內(nèi)燃機(jī)車用；T-鐵路客用；M-摩托車用。電池特征代號(hào)為：A-干荷電式；F-防酸式；M-密閉式。例如6-QA-120：6個(gè)單體電池；啟動(dòng)用，裝有干式荷電極板；20小時(shí)額定容量為120Ah第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共116頁(yè)。7.2.1鋅錳電池7.2.2堿性鋅錳電池7.2一次電池第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共116頁(yè)。原電池生產(chǎn)主要有幾個(gè)系列:普通鋅錳；堿性鋅錳；鋅汞；（汞有毒）鋅空氣；鎂錳；（用于軍事）鋅銀；（消耗銀）鋰電池第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共116頁(yè)。第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共116頁(yè)。一次電池的種類及結(jié)構(gòu)電池種類負(fù)極活性物質(zhì)電解質(zhì)正極活性物質(zhì)電壓錳干電池ZnNH4Cl+ZnCl2MnO21.5堿性錳干電池ZnKOH/NaOHMnO21.5鎳-鋅電池ZnKOH/NaOHNiOOH1.6氧化銀電池ZnKOH/NaOHAg2O1.5空氣電池ZnKOH/NaOHNH4Cl+ZnCl2O21.3-1.4鋰電池LiLi鹽+非水溶液MnO2/(CF)n3.0第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共116頁(yè)。

糊式電池：以鋅筒為負(fù)極，天然MnO2和活性炭粉混合物作正極，用NH4Cl（20%）、ZnCl2（20%）水溶液作電解液，加淀粉糊使電解液凝固而不流動(dòng)。這是第一代鋅錳干電池。紙板電池或氯化鋅電池：改用人工精制的化學(xué)MnO2或電解MnO2，用漿層紙（厚0.10.2mm的牛皮紙上涂以合成糊等物質(zhì)）夾在正負(fù)極之間代替了淀粉糊，并且以氯化鋅為主要成分。7.2.1鋅錳電池第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共116頁(yè)。(-)Zn|ZnCl210%,NH4Cl20%(糊狀)|MnO2|C(+)

負(fù)極：Zn(s)=Zn2+(aq)+2e

正極：2MnO2（s）+2NH4+(aq)+2e=Mn2O3(s)+2NH3(aq)+H2O

電池反應(yīng)：

2MnO2（s）+2NH4+(aq)+Zn(s)=Zn2+(aq)+Mn2O3(s)+2NH3(aq)+H2O糊式電池開(kāi)路電位1.5V，放電電壓穩(wěn)定；低溫性能差，防漏性欠佳（NH4+→H2O）；NH3被石墨吸附，引起極化，導(dǎo)致電池電位降低。第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共116頁(yè)。(-)Zn|ZnCl2（aq,20%

35%)|MnO2|C(+)

負(fù)極：4Zn(s)+ZnCl2（aq）+8OH-(aq)=ZnCl2

.4Zn(OH)2+8e

正極：8MnO2（s）+8H2O(aq)+8e=8MnOOH+8OH-(aq)

電池反應(yīng)：

8MnO2（s）+ZnCl2（aq)+4Zn+8H2O=ZnCl2

.4Zn(OH)2+8MnOOH

ZnCl2

.4ZnO.5H2O

氯化鋅作電解液電池的鋅錳電池開(kāi)路電位1.5V，放電電壓穩(wěn)定；水作為反應(yīng)物被消耗，并轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水，因此，大大地提高了電池的防漏性能。這是目前使用最普遍的干電池。第二十七頁(yè)第二十八頁(yè)，共116頁(yè)。紙板式鋅錳電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電解液：20%

35%ZnCl2，添加NH4Cl以減少極化。此外，還添加緩蝕劑，以抑制鋅的腐蝕。以往用面粉或玉米淀粉作糊層或漿層紙的漿料，現(xiàn)已使用變性淀粉改善防漏性能，提高放電性能。負(fù)極：鋅含有少量鉛（0.3%

0.5%）和鎘（0.2%

0.3%），前者改善其延展性，后者可提高其強(qiáng)度，并可提高鋅電極上的氫過(guò)電位。為減少鋅的腐蝕，常使鋅表面汞齊化，并嚴(yán)格控制鎳、鐵、銅等雜質(zhì)的含量。第二十八頁(yè)第二十九頁(yè)，共116頁(yè)。正極集流體：碳棒，由石墨和瀝青（酚醛樹(shù)脂）制成。為防止碳棒孔濾過(guò)多，要把碳棒在真空中浸蠟碳棒的電阻一般在3

5mΩ之間。密封劑：目前所用密封劑主要是瀝青，加入少量石蠟與樹(shù)脂，也有塑料封口的。必須保證60

70oC下保持不變形，而且有良好的氣密性。外殼：紙殼、金屬殼、塑料三種，但只有生產(chǎn)廉價(jià)電池才用紙殼。結(jié)構(gòu)形式：常用的鋅錳干電池有圓筒式和迭層式兩種。第二十九頁(yè)第三十頁(yè)，共116頁(yè)。圓筒式鋅錳電池的結(jié)構(gòu)1-銅帽；2-墊圈；3-碳棒；4-鋅筒；5-電解液＋淀粉；6-墊片；7-正極碳包；8-綿紙；9-硬殼紙；10-空氣室；11-封口劑；12-膠紙蓋。迭層式鋅錳電池的結(jié)構(gòu)1-炭餅；2-漿紙層；3-鋅片；4-導(dǎo)電膜；5-塑料套；6-導(dǎo)線。第三十頁(yè)第三十一頁(yè)，共116頁(yè)。干電池在高溫及潮濕環(huán)境下貯存，自放電較為嚴(yán)重，主要是負(fù)極鋅腐蝕引起。在低溫下貯存自放電較小，但如果密封不好使氧氣進(jìn)入電池，則自放電加劇。因自放電而產(chǎn)生的氫氣積累到一定程度會(huì)發(fā)生氣脹或漏液，這是應(yīng)該防止的。第三十一頁(yè)第三十二頁(yè)，共116頁(yè)。

堿性鋅錳電池與鋅錳干電池相比，放電性能和貯存性能都更好。比能量高于鋅錳干電池，價(jià)格雖然較貴，但可較好的滿足使用要求。因此20世紀(jì)60年代以來(lái)得到迅速發(fā)展，而且已大量生產(chǎn)。堿性鋅錳電池所使用電極活性物質(zhì)與普通鋅錳干電池相同，但其電解液則是KOH溶液。KOH液較之NH4Cl、ZnCl2液有強(qiáng)得多的導(dǎo)電能力，反應(yīng)機(jī)理也與干電池不同。7.2.2堿性鋅錳電池第三十二頁(yè)第三十三頁(yè)，共116頁(yè)。(-)Zn|KOH（aq)|MnO2|C(+)

負(fù)極：Zn(s)+2OH-(aq)=ZnO(s)+H2O

+2e

正極：MnO2(s)+2H2O(aq)+2e=Mn(OH)2+2OH-(aq)

電池反應(yīng)：

MnO2(s)+Zn(s)+H2O=ZnO

+Mn(OH)2

由于鋅箔在堿液中極易鈍化，故不能像干電池那樣采用鋅筒作負(fù)極。鋅粉有足夠大的表面積，在堿液中也不易鈍化，是堿錳電池負(fù)極較為合適的材料。負(fù)極這一差別使堿錳電池的結(jié)構(gòu)與干電池大不相同。第三十三頁(yè)第三十四頁(yè)，共116頁(yè)。圓筒形堿錳電池的結(jié)構(gòu)R20型鋅錳電池外接2.25電阻時(shí)的放電曲線。第三十四頁(yè)第三十五頁(yè)，共116頁(yè)。堿錳電池的開(kāi)路電壓約為1.52Ｖ，工作電壓約為1.25V。電池內(nèi)阻小，在快速放電時(shí)能提供足夠的容量，而且在低溫（-21C）下，其放電容量相當(dāng)于干電池室溫下的數(shù)量。放電曲線相當(dāng)平坦，放電到終止電壓（0.9V）時(shí)，放電量明顯高于其他鋅錳電池。貯存性能相當(dāng)好，20C時(shí)自放電率低于0.8%，一年后還能保持90%以上的容量，甚至4年后仍有80%的容量。第三十五頁(yè)第三十六頁(yè)，共116頁(yè)。7.3.1鉛酸蓄電池7.3.2鎘鎳電池7.3.3鎳氫電池7.3.4鋰電池與鋰離子電池7.3二次電池第三十六頁(yè)第三十七頁(yè)，共116頁(yè)。二次電池綜述二次電池放電后，可以反向充電，使活性物質(zhì)再生，恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，故可以重復(fù)使用，所以它是一種電能儲(chǔ)存器。日常生活中常見(jiàn)的二次電池：鉛蓄電池；鎳鎘二次電池；鎳氫二次電池；鋰離子二次電池；導(dǎo)電聚合物二次電池等（如聚乙炔/Li電池，輸出功率是鉛酸電池的30倍，無(wú)酸霧和氫氣，既安全又易操作）。第三十七頁(yè)第三十八頁(yè)，共116頁(yè)。鉛蓄電池（1859年問(wèn)世）是工業(yè)用蓄電池的一種，已有151年的歷史。由于它的原材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，可循環(huán)使用，被作為各種儀器設(shè)備及計(jì)算機(jī)等的電源；還可作為開(kāi)關(guān)電源、儲(chǔ)能電源、啟動(dòng)電源、照明電源以及應(yīng)急電源等，應(yīng)用于各種不同的環(huán)境和領(lǐng)域。應(yīng)用十分廣泛，而且用量巨大。7.3.1二次電池鉛酸蓄電池第三十八頁(yè)第三十九頁(yè)，共116頁(yè)。人們常常把鉛酸蓄電池看成一種落后、沒(méi)有發(fā)展前途的技術(shù)。事實(shí)上，鉛酸蓄電池的產(chǎn)品技術(shù)和制造技術(shù)都取得了巨大的進(jìn)步，鉛酸蓄電池比以前更可靠、更便宜而且不需要維護(hù)。由于環(huán)境保護(hù)的要求，提高了鉛的回收率。蓄電池可得到有效的回收，而且不會(huì)散逸到環(huán)境中。工廠的有害物質(zhì)的散逸已得到了完全的控制，工人的健康也得到嚴(yán)格措施的保護(hù)。鉛酸蓄電池在未來(lái)還是有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展前途的。第三十九頁(yè)第四十頁(yè)，共116頁(yè)。鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池一般由正極板、負(fù)極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。正極板為二氧化鉛板(PbO2)，負(fù)極板為鉛板(Pb)第四十頁(yè)第四十一頁(yè)，共116頁(yè)。鉛酸蓄電池原理蓄電池的原理是通過(guò)將化學(xué)能和直流電能相互轉(zhuǎn)化，在放電后經(jīng)充電后能復(fù)原，從而達(dá)到重復(fù)使用效果。鉛蓄電池的電壓為2的倍數(shù)鉛酸電池(硫酸電解液型)的兩極反應(yīng)如下：第四十一頁(yè)第四十二頁(yè)，共116頁(yè)。第四十二頁(yè)第四十三頁(yè)，共116頁(yè)。汽車用鉛酸蓄電池第四十三頁(yè)第四十四頁(yè)，共116頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界電池產(chǎn)品中，近一半是鉛酸蓄電池。由于它具有較高的工作電壓、較好的大電流和高低溫放電性能，而且適合于循環(huán)使用，因此被廣泛地用于備用電源、能量?jī)?chǔ)備和動(dòng)力電源等領(lǐng)域。

第四十四頁(yè)第四十五頁(yè)，共116頁(yè)。缺點(diǎn)鉛酸電池的致命弱點(diǎn)是，電極上的活性物質(zhì)PbSO4會(huì)逐漸污染極板，使之不能發(fā)生正常的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致蓄電池?zé)o法再次充電而報(bào)廢，縮短了鉛酸蓄電池的使用壽命。

第四十五頁(yè)第四十六頁(yè)，共116頁(yè)。鉛酸電池充電時(shí)變成PbSO4的陰陽(yáng)兩極的海綿狀Pb，把固定在其中的H2SO4成分釋放到電解液中，分別變成海綿狀Pb和PbO2，電解液中的H2SO4濃度不斷變大；反之放電時(shí)陽(yáng)極中的PbO2和陰極板上的海綿狀Pb與電解液中的H2SO4發(fā)生反應(yīng)變成PbSO4，而電解液中的H2SO4不斷降低。第四十六頁(yè)第四十七頁(yè)，共116頁(yè)。當(dāng)鉛酸電池充電不足時(shí)，陰陽(yáng)兩極板的PbSO4不能完全轉(zhuǎn)化變成海綿狀Pb和PbO2。如果長(zhǎng)期充電不足，則會(huì)造成PbSO4結(jié)晶，使極板硫化，電池品質(zhì)變劣；反之如果電池過(guò)度充電．陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣量大于陰極的吸附能力，使得蓄電池內(nèi)壓增大，導(dǎo)致氣體外溢。電解液減少，還可能導(dǎo)致活性物質(zhì)軟化或脫落，電池壽命大大縮短。第四十七頁(yè)第四十八頁(yè)，共116頁(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前使用的鉛酸電池的平均壽命如表如下：第四十八頁(yè)第四十九頁(yè)，共116頁(yè)。鉛酸電池污染的危害性電動(dòng)自行車用鉛酸電池造成污染的主要物質(zhì)PbO2

，Pb，PbSO4和H2SO4。其中，Pb造成的污染最為嚴(yán)重。鉛酸電池不僅在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生Pb蒸汽污染空氣，而且在使用和回收處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢酸液和鉛塵將污染水體和土壤。第四十九頁(yè)第五十頁(yè)，共116頁(yè)。電動(dòng)自行車使用后產(chǎn)生的廢舊鉛酸電池一般含有20％-25％的電解液．其中含有15％-25％的硫酸以及懸浮的含鉛化合物．經(jīng)過(guò)靜置澄清的廢電解液含Pb的質(zhì)量濃度達(dá)7～10g/L。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，若廢舊電池得不到妥善的處置．每年約有5萬(wàn)噸含鉛廢酸溶液流入土壤和地下水中，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人的健康所造成的危害是極其嚴(yán)重的。第五十頁(yè)第五十一頁(yè)，共116頁(yè)。應(yīng)對(duì)措施設(shè)計(jì)與制造綠色的鉛酸電池①材料的選擇，即少用有害的、難回收的材料，優(yōu)先采用相容性好的、可再利用的綠色環(huán)保材料；②拆卸設(shè)計(jì)與制造，一方面從產(chǎn)品或部件上有規(guī)律地拆下可用的零部件的過(guò)程．同時(shí)保證不因拆卸過(guò)程造成該零部件的損傷．從而提高零件的重復(fù)回收利用率；另一方面在拆卸過(guò)程中不因零部件的損傷而導(dǎo)致有害物質(zhì)的外泄；③回收設(shè)計(jì)與制造．即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造時(shí)．充分考慮產(chǎn)品零部件及材料的回收可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法以及與回收有關(guān)的系列問(wèn)題。第五十一頁(yè)第五十二頁(yè)，共116頁(yè)。同時(shí)，應(yīng)該建立廢舊電動(dòng)自行車用鉛酸電池的回收處理體系．控制其污染。發(fā)達(dá)和中等發(fā)達(dá)國(guó)家再生鉛金屬產(chǎn)量超過(guò)原生鉛金屬產(chǎn)量。再生鉛產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比值：美國(guó)在70%以上，歐洲占78%，全球平均為50%。我國(guó)僅占25.30%，低于世界平均水平。我國(guó)的再生鉛冶煉技術(shù)落后，回收工作不完善，造成廢鉛對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。

第五十二頁(yè)第五十三頁(yè)，共116頁(yè)。綜上所述，鉛酸蓄電池盡管有其諸項(xiàng)缺點(diǎn)與不足，但也有成熟、廉價(jià)、安全的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)應(yīng)致力于設(shè)計(jì)出具有高比能量，高比功率，循環(huán)壽命更長(zhǎng)的超級(jí)鉛酸電池，使其在大型純電動(dòng)車、增程式電動(dòng)車、混合電動(dòng)車、短程車等方面的應(yīng)用有更廣闊的前景。第五十三頁(yè)第五十四頁(yè)，共116頁(yè)。7.3.2鎳鎘電池鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過(guò)充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單。第五十四頁(yè)第五十五頁(yè)，共116頁(yè)。鎳鎘電池第五十五頁(yè)第五十六頁(yè)，共116頁(yè)。原理構(gòu)造：為于負(fù)極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，并附著在陽(yáng)極上，同時(shí)也放出電子。電子沿著電線至陰極，和陰極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會(huì)附著在陽(yáng)極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會(huì)隨著時(shí)間而下降。

第五十六頁(yè)第五十七頁(yè)，共116頁(yè)。放電反應(yīng)式：

負(fù)極反應(yīng)：Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e-

正極反應(yīng)：NiO2+2H2O+2e-→Ni(OH)2+2OH-

總反應(yīng)：Cd+NiO2+2H2O→Cd(OH)2+Ni(OH)2

充電反應(yīng)式：

正極反應(yīng)：Ni(OH)2+2OH-→NiO2+2H2O+2e-

負(fù)極反應(yīng)：Cd(OH)2+2e-→Cd+2OH-

總反應(yīng)：Cd(OH)2+Ni(OH)2→Cd+NiO2+2H2O第五十七頁(yè)第五十八頁(yè)，共116頁(yè)。結(jié)構(gòu)：正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量?；钚晕镔|(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開(kāi)。電解液通常用氫氧化鉀溶液。第五十八頁(yè)第五十九頁(yè)，共116頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：與其它電池相比，Ni/Cd電池的自放電率(即電池不使用時(shí)失去電荷的速率)適中。第五十九頁(yè)第六十頁(yè)，共116頁(yè)。不足：鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，在充放電過(guò)程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒(méi)有被完全放盡，久而久之將會(huì)引起電池容量的降低，在電池充放電的過(guò)程中（放電較為明顯），會(huì)在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。第六十頁(yè)第六十一頁(yè)，共116頁(yè)。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。眾多的缺點(diǎn)使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數(shù)碼設(shè)備電池的應(yīng)用范圍。第六十一頁(yè)第六十二頁(yè)，共116頁(yè)。7.3.3鎳氫電池金屬氫化物／鎳電池(簡(jiǎn)稱MH／Ni電池)系二十世紀(jì)八十年代末快速發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)產(chǎn)品，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ幕瘜W(xué)電源系列。鎳氫電池（Ni/MH）是由鎳鎘電池（Ni/Cdbattery）改良而來(lái)的，其以儲(chǔ)氫金屬代替鎘第六十二頁(yè)第六十三頁(yè)，共116頁(yè)。特點(diǎn)：電壓等性能和鎘鎳電池相近，可以與鎘鎳電池互換。MH/Ni電池作為一種綠色能源，由于具有高比能量、能快速充放電、無(wú)污染等特性，正吸引著越來(lái)越多的目光。它以相同的價(jià)格提供比鎳鎘電池更高的電容量、比較不明顯的記憶效應(yīng)、以及比較低的環(huán)境污染(不含有毒的鎘)。它被稱為是最環(huán)保的電池。第六十三頁(yè)第六十四頁(yè)，共116頁(yè)。不足：

與鋰離子電池比較時(shí)，卻有比較高的記憶效應(yīng)，以及較高的自我放電反應(yīng)。鎳氫電池比碳性或堿性電池有更大的輸出電流，相對(duì)地更適合用于高耗電產(chǎn)品，某些型號(hào)甚至比鎳鎘電池有更大輸出電流。第六十四頁(yè)第六十五頁(yè)，共116頁(yè)。第六十五頁(yè)第六十六頁(yè)，共116頁(yè)。7.3.4鋰電池與鋰離子電池金屬鋰二次電池鋰離子電池

鋰聚合物電池鋰電池鋰一次電池（又名鋰原電池，PrimaryLB）鋰二次電池(又稱鋰可充電電池,RechargeableLB)第六十六頁(yè)第六十七頁(yè)，共116頁(yè)。鋰原電池鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。由于金屬鋰在所有金屬中最輕、氧化還原電位最低、質(zhì)量能量密度最大，因此鋰電池成為替代能源之一。第六十七頁(yè)第六十八頁(yè)，共116頁(yè)。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自愛(ài)迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2。20世紀(jì)70年代初鋰原電池實(shí)現(xiàn)商品化。常見(jiàn)的鋰原電池主要有Li/MnO2、Li/CFx(x<1)、Li/SOCl2。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。第六十八頁(yè)第六十九頁(yè)，共116頁(yè)。鋰電池特點(diǎn)：1.具有更高的能量重量比、能量體積比；2.電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；3.自放電小可長(zhǎng)時(shí)間存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性；4.鋰電池安全性能較差；

第六十九頁(yè)第七十頁(yè)，共116頁(yè)。在鋰原電池的推動(dòng)下，人們幾乎在研究鋰原電池的同時(shí)就開(kāi)始對(duì)可充放電鋰二次電池的研究。采用充電電池，研究鋰二次電池，可以提高對(duì)資源的利用率。同時(shí)，作為充電電池，鋰二次電池又不具有傳統(tǒng)鉛酸電池和鎳-鎘電池含有毒金屬這一缺點(diǎn)，因此有其光明的前景。第七十頁(yè)第七十一頁(yè)，共116頁(yè)。金屬鋰二次電池1972年，一種以TiS2為正極、鋰金屬為負(fù)極、LiClO4/二惡茂烷為電解液的電池體系，TiS2的穩(wěn)定性能使它可以循環(huán)接近1000次。鋰金屬二次電池研究只比鋰原電池晚了十年,它在80年代推出市場(chǎng)。但由于安全性等問(wèn)題,除以色列Tadiran電池公司和加拿大的HydroQuebec公司仍在研發(fā)外,鋰金屬二次電池發(fā)展基本處于停頓狀態(tài)。第七十一頁(yè)第七十二頁(yè)，共116頁(yè)。鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖第七十二頁(yè)第七十三頁(yè)，共116頁(yè)。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高：商品鋰離子電池的工作電壓為3.6V，是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍；比能量大：鋰離子電池的比能量已經(jīng)達(dá)到180Wh/kg，是Ni-Cd電池的3倍，Ni-MH電池的1.5倍；循環(huán)壽命長(zhǎng)：通常具有大于1000次的循環(huán)壽命，在低放電深度下可以達(dá)到幾萬(wàn)次，超過(guò)其它二次電池;無(wú)記憶效應(yīng)；具有快速充電能力；自放電率小，月自放電率為2-3%。目前，鋰離子電池的市場(chǎng)份額越來(lái)越大。第七十三頁(yè)第七十四頁(yè)，共116頁(yè)。鋰離子電池鋰離子電池原理除“氧化-還原”以外,還基于電化學(xué)嵌入/脫嵌反應(yīng)。在兩極形成的電壓降的驅(qū)動(dòng)下,鋰離子(Li+)可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或者“脫嵌”,在充放電過(guò)程中,鋰離子在正負(fù)極間定向的移動(dòng)由于“嵌入與脫嵌”并沒(méi)有造成電極材料晶格結(jié)構(gòu)的變化,反應(yīng)具有良好的可逆性。這讓鋰離子電池具有一般高能量密度可充電電池所不具備的高循環(huán)壽命。第七十四頁(yè)第七十五頁(yè)，共116頁(yè)。鋰離子電池電極反應(yīng)充電放電正極反應(yīng):LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-負(fù)極反應(yīng):6C+xLi++xe-充電放電LixC6充電放電Li1-xCoO2+LixC6電池反應(yīng):6C+LiCoO2第七十五頁(yè)第七十六頁(yè)，共116頁(yè)。80年代，由Armand提出了“搖椅式”鋰離子二次電池的新概念。提出電池的正、負(fù)極材料采用可以儲(chǔ)存和交換鋰離子的材料，利用充放電時(shí)，鋰離子的來(lái)回移動(dòng)進(jìn)行能量交換。1991年由日本SONY公司生產(chǎn)出以LiCoO2為正極材料，碳黑為負(fù)極材料的商業(yè)化鋰離子電池。第七十六頁(yè)第七十七頁(yè)，共116頁(yè)。+-e-e-e-e-Li+conductingelectrolyteLiCoO2LixC6GraphitechargedischargeLi+Li+“搖椅式”鋰離子電池第七十七頁(yè)第七十八頁(yè)，共116頁(yè)。金屬鋰二次電池的不足：金屬鋰的化學(xué)不穩(wěn)定性。金屬鋰具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性和較低的熔點(diǎn)，這使得意外事故或?yàn)E用情況下極易發(fā)生金屬鋰與電解質(zhì)及空氣的劇烈反應(yīng)，從而導(dǎo)致爆炸；金屬鋰沉積時(shí)極易形成鋰枝晶。這使得鋰二次電池在充放電過(guò)程中，當(dāng)鋰枝晶生長(zhǎng)到能夠刺穿電解質(zhì)隔膜時(shí)，容易發(fā)生電池內(nèi)部短路，繼而引起爆炸；金屬鋰負(fù)極在充放電過(guò)程中會(huì)與電解質(zhì)反應(yīng)，使得電解質(zhì)和負(fù)極中的活性物質(zhì)被逐漸消耗，從而降低了電池的循環(huán)性能。第七十八頁(yè)第七十九頁(yè)，共116頁(yè)。充電電池大王——王傳福比亞迪集團(tuán)董事長(zhǎng)37歲1997年，比亞迪開(kāi)始大批量生產(chǎn)鎳氫電池；2000年，投巨資開(kāi)始鋰電池研發(fā)，很快擁有自己的核心技術(shù)，成為摩托羅拉的第一個(gè)中國(guó)鋰電池供應(yīng)商；2002年，比亞迪的鋰離子、鎳鎘、鎳氫電池銷量分別居全球第二、一、三位，比亞迪已成為全國(guó)最大和全球領(lǐng)先的移動(dòng)能源供應(yīng)商。第七十九頁(yè)第八十頁(yè)，共116頁(yè)。7.4燃料電池所謂燃料電池（FC,FuelCell），是由燃料（氫、烴等）、氧化劑（氧氣、空氣等）、電極和電解質(zhì)組成。利用燃料和氧化劑之間的氧化-還原反應(yīng)，可以從化學(xué)能直接產(chǎn)生電能。其本質(zhì)為燃料的燃燒（氧化）反應(yīng)。燃料電池與一般電池不同，它所需的電極活性物質(zhì)并不存在于電池內(nèi)部，而是全部由電池外部供給的。原則上只要不斷供給化學(xué)原料，燃料電池就能不斷工作。所以又叫“連續(xù)電池”。第八十頁(yè)第八十一頁(yè)，共116頁(yè)。

2MW、4.5MW、11MW成套燃料電池發(fā)電設(shè)備已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)，各等級(jí)的燃料電池發(fā)電廠相繼在一些發(fā)達(dá)國(guó)家建成。燃料電池的高功率、無(wú)污染、建設(shè)周期短、易維護(hù)以及低成本的潛能將引爆21世紀(jì)新能源與環(huán)保的綠色革命。如今，在北美、日本和歐洲，燃料電池發(fā)電正以急起直追的勢(shì)頭快步進(jìn)入工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的階段，將成為21世紀(jì)繼火電、水電、核電后的第四代發(fā)電方式。第八十一頁(yè)第八十二頁(yè)，共116頁(yè)。燃料電池必會(huì)給汽車動(dòng)力帶來(lái)一場(chǎng)革命，燃料電池是唯一同時(shí)兼?zhèn)錈o(wú)污染、高效率、適用廣、無(wú)噪聲和具有連續(xù)工作和積木化的動(dòng)力裝置。美國(guó)ArthurD.Little公司最新估計(jì)，2000年燃料電池在能源系統(tǒng)市場(chǎng)將提供1500-2000MW動(dòng)力，價(jià)值超過(guò)30億美元，車輛市場(chǎng)將超過(guò)20億美元。2007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。第八十二頁(yè)第八十三頁(yè)，共116頁(yè)。燃料電池的發(fā)展創(chuàng)新將如百年前內(nèi)燃機(jī)技術(shù)突破取代人力造成工業(yè)革命，也像電腦的發(fā)明普及取代人力的運(yùn)算繪圖及文書(shū)處理的電腦革命，又如網(wǎng)絡(luò)通訊的發(fā)展改變了人們生活習(xí)慣的信息革命。第八十三頁(yè)第八十四頁(yè)，共116頁(yè)。（1）燃料電池的原理第八十四頁(yè)第八十五頁(yè)，共116頁(yè)。（2）FC的主要優(yōu)勢(shì)與缺陷①能量轉(zhuǎn)換效率高燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率比熱機(jī)和發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率高得多。目前汽輪機(jī)或柴油機(jī)的效率最大值為40-50%，當(dāng)用熱機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，其效率僅為35-40%，而燃料電池的有效能效可達(dá)60-70%，其理論能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%。其他物理電池，如溫差電池效率為10%，太陽(yáng)能電池效率為20%，均無(wú)法與燃料電池相比。第八十五頁(yè)第八十六頁(yè)，共116頁(yè)。②污染小、噪聲低燃料電池作為大、中型發(fā)電裝置使用時(shí)其突出的優(yōu)點(diǎn)是減少污染排放。對(duì)于氫燃料電池而言，發(fā)電后的產(chǎn)物只有水，可實(shí)現(xiàn)零污染。另外，由于燃料電池?zé)o熱機(jī)活塞引擎等機(jī)械傳動(dòng)部分，故操作環(huán)境無(wú)噪聲污染。③可在較寬溫度范圍內(nèi)工作能回收中溫和高溫燃料電池的廢熱，提高能源綜合利用率。第八十六頁(yè)第八十七頁(yè)，共116頁(yè)。④高度可靠性燃料電池發(fā)電裝置由單個(gè)電池堆疊至所需規(guī)模的電池組構(gòu)成。由于這種電池組是模塊結(jié)構(gòu)，因而維修十分方便。另外，當(dāng)燃料電池的負(fù)載有變動(dòng)時(shí)，它會(huì)很快響應(yīng)，故無(wú)論處于額定功率以上過(guò)載運(yùn)行或低于額定功率運(yùn)行，它都能承受且效率變化不大。這種優(yōu)良性能使燃料電池在用電高峰時(shí)可作為調(diào)節(jié)的儲(chǔ)能電池使用。第八十七頁(yè)第八十八頁(yè)，共116頁(yè)。⑤適用能力強(qiáng)燃料電池可以使用多種多樣的初級(jí)燃料，如天然氣、煤氣、甲醇、乙醇、汽油；也可以使用發(fā)電廠不宜使用的低質(zhì)燃料，如褐煤、廢木、廢紙，甚至城市垃圾，但須經(jīng)專門裝置對(duì)它們重整制取。⑥燃料電池的成本較高，使用壽命較短，需要輔助系統(tǒng)由于技術(shù)問(wèn)題，至今一切已有的燃料電池均還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模民用商業(yè)化程度。為此，美、日等國(guó)相繼撥出巨資來(lái)發(fā)展燃料電池。第八十八頁(yè)第八十九頁(yè)，共116頁(yè)。（3）FC的主要類型按照燃料類型可以分為：直接型、間接型和再生型。按照電解質(zhì)的種類又可以分為：堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）.第八十九頁(yè)第九十頁(yè)，共116頁(yè)。(1)磷酸燃料電池（PAFC）(第一代)燃料：煤氣、天然氣、甲醇等電解質(zhì)：磷酸水溶液陽(yáng)極：多孔質(zhì)石墨（Pt催化劑）陰極：多孔質(zhì)石墨（Pt催化劑）工作溫度：150-220℃特點(diǎn)：磷酸易得，反應(yīng)溫和，稱為發(fā)展最快、研究最成熟的一種燃料電池。系統(tǒng)電效率37-42%，很適合用于分散式的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。第九十頁(yè)第九十一頁(yè)，共116頁(yè)。（2)熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）(第二代)燃料：煤氣、天然氣、甲醇等電解質(zhì)：KLiCO3熔融鹽陽(yáng)極：多孔質(zhì)鎳（不要Pt催化劑）陰極：多孔NiO（摻鋰）工作溫度：650℃特點(diǎn)：有效利用能源，效率很高>50%，熱電聯(lián)產(chǎn)可達(dá)80%，不需要昂貴的白金作催化劑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，可以用CO作燃料。采用腐蝕性電解液，對(duì)材料的要求也高。第九十一頁(yè)第九十二頁(yè)，共116頁(yè)。負(fù)極（陽(yáng)極）：

2H2+2CO32--4e→2H2O+2CO2

正極（陰極）：

O2+2CO2+4e→2CO32-

總反應(yīng)式：

2H2+O2→2H2O

熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）

第九十二頁(yè)第九十三頁(yè)，共116頁(yè)。MCFC電池隔膜隔膜剖面的微觀形貌第九十三頁(yè)第九十四頁(yè)，共116頁(yè)。110cm2電池試驗(yàn)第九十四頁(yè)第九十五頁(yè)，共116頁(yè)。（3）固體氧化物燃料電池（SOFC）(第三代)

燃料：煤氣、天然氣、甲醇等電解質(zhì)：ZrO2-Y2O3(8YSZ)陽(yáng)極：Ni-ZrO2金屬陶瓷（不要Pt催化劑）陰極：摻鑭錳酸鹽工作溫度：900-1050℃特點(diǎn)：有效利用能源，效率50%-65%，電池本體的構(gòu)成材料全部是固體，所以沒(méi)有電解質(zhì)的蒸發(fā)、流淌。另外，燃料極空氣極也沒(méi)有腐蝕。第九十五頁(yè)第九十六頁(yè)，共116頁(yè)。負(fù)極（陽(yáng)極）：

2H2+2O2--4e→2H2O

或CH4+O2→CO,CO2,C2H4,C2H6

正極（陰極）：

O2+4e→2O2-

總反應(yīng)式：

2H2+O2→2H2O

固體氧化物燃料電池（SOFC）

第九十六頁(yè)第九十七頁(yè)，共116頁(yè)。（4）負(fù)極（陽(yáng)極）：

2H2-4e→4H+

正極（陰極）：

O2+2H2O+4e→4OH-

總反應(yīng)式：

2H2+O2→2H2O

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）

第九十七頁(yè)第九十八頁(yè)，共116頁(yè)。2kW電池組5kW電池組第九十八頁(yè)第九十九頁(yè)，共116頁(yè)。(2)FC的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)磷酸鹽型燃料電池（PAFC）是研究最成熟的一種燃料電池。目前已進(jìn)入商品化階段。最初開(kāi)發(fā)PAFC是為了控制發(fā)電廠的峰谷用電平衡，近來(lái)則側(cè)重于作為向公寓、購(gòu)物中心、醫(yī)院、賓館等地方提供電和熱的現(xiàn)場(chǎng)集中電力系統(tǒng)。

PAFC發(fā)電廠包括兩種：分散型，容量在10-20MW之間，安裝在配電站；中心電站型，容量在100MW以上，可以作為中等規(guī)模熱電廠。第九十九頁(yè)第一百頁(yè)，共116頁(yè)。

ONSI公司

PC25C型

PAFC

輸出發(fā)電效率燃料質(zhì)量排熱利用NOx體積200kw40%煤氣27.3t42%10-53×3×5.5第一百頁(yè)第一百零一頁(yè)，共116頁(yè)。

PAFC目前價(jià)格已降低至1500美元/kW，美日歐等國(guó)投入運(yùn)行的PAFC型電站已超過(guò)百座，最大容量者為東京電力公司的五井電廠（11MW）.

以汽油為能源的家庭發(fā)電機(jī)，每6千瓦功率的費(fèi)用為1400美元，鑒于天然氣的成本效益比汽油高，燃料電池的提取技術(shù)也更有效率，專家預(yù)言，燃料電池將在降至每千瓦1000美元時(shí)產(chǎn)生吸引力。（還有體積與維護(hù)問(wèn)題）第一百零一頁(yè)第一百零二頁(yè)，共116頁(yè)。目前，SiemensWestinghouse宣布有兩座250kWSOFC示范電廠很快將在挪威和加拿大的多倫多附近建成。圖為西屋公司在荷蘭安裝的SOFC示范電廠，它可以提供110kW的電力和

64kW的熱，發(fā)電效率達(dá)到46%，運(yùn)行14000h.第一百零二頁(yè)第一百零三頁(yè)，共116頁(yè)。

PEMFC是一種新型、有遠(yuǎn)大前途的燃料電池，經(jīng)過(guò)從80年代初到現(xiàn)在的近20年的發(fā)展，質(zhì)子交換膜燃料電池起了翻天覆地的變化。著名的加拿大Ballard公司在PEMFC技術(shù)上全球領(lǐng)先，現(xiàn)在它的應(yīng)用領(lǐng)域涉及交通工具和固定電站。目前在美國(guó)、德國(guó)、瑞士、日本等國(guó)都安裝有該公司的250kW級(jí)的示范電站。第一百零三頁(yè)第一百零四頁(yè)，共116頁(yè)。安裝在柏林的250kWPEMFC燃料電池電站

第一百零四頁(yè)第一百零五頁(yè)，共116頁(yè)。在Ballard公司的帶動(dòng)下，許多汽車制造商參加了燃料電池車輛