2023〔論文〕實(shí)習(xí)〔調(diào)研〕報(bào)告3調(diào)研報(bào)告21等多領(lǐng)域的應(yīng)用取得格外有意義的進(jìn)展。國際燃料電池技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r興旺國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)爭(zhēng)論工程，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的爭(zhēng)論與開發(fā)，現(xiàn)在已取得了很多重要成果，使得燃料電池馬上取代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)而廣泛應(yīng)用于發(fā)電及汽車上。值得留意的是這種重要的型發(fā)電方式可以大大降低空氣污染及解決電力供給、電網(wǎng)調(diào)峰問題，2MW、4.5MW11MW業(yè)化生產(chǎn)，各等級(jí)的燃料電池發(fā)電廠相繼在一些興旺國家建成。燃料電池的進(jìn)展創(chuàng)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，也像電腦的制造普及取代人力的運(yùn)算繪圖及文書處理的電腦革命，又如網(wǎng)絡(luò)通訊的進(jìn)展轉(zhuǎn)變了人們生活習(xí)慣的信息革命。燃料電池的高效率、無污染、建設(shè)21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，將成為電方式。燃料電池技術(shù)在國外的迅猛進(jìn)展必需引起我們的足夠重視，現(xiàn)在它已是能源、電力行業(yè)不得不正視的課題。中國燃料電池技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r中國早在池關(guān)鍵材料、關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)方面取得了很多突破。中國政府格外留意燃料電池的爭(zhēng)論開發(fā)，間續(xù)開發(fā)出百瓦級(jí)-30kW動(dòng)汽車等。燃料電池技術(shù)特別是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)也得到了快速發(fā)展，開發(fā)出60kW75kW等多種規(guī)格的質(zhì)子交換膜燃料電池組，開發(fā)出電動(dòng)轎車用凈輸出100kW燃料電池技術(shù)跨入世界先進(jìn)國家行列。替代品是當(dāng)務(wù)之急。由于氫能的優(yōu)勢(shì)明顯，清潔、高效，因此得到各國政府的大力支持，加上各種能源動(dòng)力企業(yè)對(duì)燃料電池的進(jìn)展信念十足，所以燃料電池將來市場(chǎng)將有巨大的上升空間。術(shù)進(jìn)步與規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，燃料電池的生產(chǎn)本錢與使用本錢將下降，競(jìng)爭(zhēng)力提高，燃料電池潛在的市場(chǎng)將會(huì)逐步進(jìn)展起來?，F(xiàn)在對(duì)于便攜式燃料電池的需求相當(dāng)少，但便攜式燃料電池市場(chǎng)將是從現(xiàn)在到 甚至更長時(shí)間增長最快的市場(chǎng)。應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的燃料電池系統(tǒng)在最近幾年中就會(huì)商業(yè)化。然連電池的優(yōu)點(diǎn)(1)高效燃料電池按電化學(xué)原理等溫地直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它不通過熱機(jī)過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制。在理論上它的熱電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)85%～90%。但40%～60%80%以上。(2)環(huán)境友好40%以上，這對(duì)緩解地球的溫室的化學(xué)反響產(chǎn)物僅為水,從根本上消退了氮的氧化物、硫的氧化物及二氧化碳等的排放。安靜40kW4.6m60dB4.5MW11MW55dB牢靠性高生的惡性事故。燃燒電池系統(tǒng)發(fā)生的唯一事故就是效率降低。敏捷性模無關(guān)，可依據(jù)用戶需求而增減發(fā)電容量。燃料的缺點(diǎn)來看，燃料電池仍有很多缺乏之處，使其尚不能進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。主要?dú)w納為登記幾個(gè)方面：市場(chǎng)價(jià)格昂貴；高溫時(shí)壽命及穩(wěn)定性不抱負(fù)；燃料電池技術(shù)不夠普及；沒有完善的燃料供給體系。離子導(dǎo)體，如以氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯膜為電解質(zhì)。100℃)燃料電池；它包括堿性與質(zhì)子交換膜燃料電池；中溫燃料電池(工作溫度在100～300℃)，它包括培根型堿性燃料電池和磷酸型燃料電池。高溫燃料電池(工作溫600～1000℃)，它包括熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。電池類型堿性燃料電3-1主要燃料電池及其特性磷酸燃料電 質(zhì)子交換膜熔融碳酸鹽固體電解質(zhì)池AFC池PAFC 燃料電池PEMFC電池MCFC電池SOFC工作溫度50～200℃150～220℃ 60～80℃600～700℃900～1050℃燃料H2H2 H2H2-COCH4H2-COCH4氧化劑O2空氣 空氣空氣+CO2空氣電解質(zhì)KOHH3PO4 質(zhì)子交換膜(K,Li)2CO3Y2O3,ZrO2陽極催化PtPt PtNiNi,ZrO2劑陰極催化劑PtPt PtNiOLa-Sr-MnO2應(yīng)用共發(fā)電，輕 電站機(jī)動(dòng)車便電源 輛便攜電源共發(fā)電共發(fā)電電能對(duì)于一個(gè)氧化復(fù)原反響，如：[O]+[R]→P[O]代表氧化劑，[R]代表復(fù)原劑，P代表反響產(chǎn)物。[O]的復(fù)原反響，一[R]e-代表電子，即有：[R]→[R]++e-[R]++[O]+e-→P[R]+[O]→P陽極過程為：H→2H++2e-2陰極過程為：1/2O+2H++2e-→HO2 2總反響為：H+1/2O=HO2 2 2構(gòu)成燃料電池的關(guān)鍵材料與部件包括：電極、隔膜與雙極板。電極0.2～0.5mm。它通常分為兩層。一層為集中層或稱支撐層，它由導(dǎo)電多孔材料制備，起到支撐催化劑層、收集電流與傳導(dǎo)氣體和反響產(chǎn)物(如水)厚度僅為幾微米至數(shù)十微米。早期為滿足特別要求，有時(shí)0.2～0.5mm厚的電極性能、電極材料的選擇與電極的制備技術(shù)。隔膜氫氧化鉀磷酸和熔融的鋰——鉀碳酸鹽)靠毛細(xì)力浸入膜的孔內(nèi)，其導(dǎo)電離子為2023〔論文〕實(shí)習(xí)〔調(diào)研〕報(bào)告膜材料與其制備技術(shù)。雙極板〔如氫和氧)均勻安排到電極各處，再傳送到電極催化劑層進(jìn)展電化學(xué)反響。雙極板板涉及的關(guān)鍵技術(shù)是材料的選擇、流體流淌的流場(chǎng)設(shè)計(jì)與其加工技術(shù)。質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電機(jī)理質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由假設(shè)干單電池串聯(lián)而成。單電池由外表涂有催理如下圖反響為：陽極過程為：H→2H++2e-2陰極過程為：1/2O+2H++2e-→HO262023〔論文〕實(shí)習(xí)〔調(diào)研〕報(bào)告11總反響為：H+1/2O=HO2 2 2由總反響式可以看出，PEMFC在發(fā)電的同時(shí)還產(chǎn)生了純水。質(zhì)子交換膜燃料電池的主要特點(diǎn)加工取得，來之不盡、取之不竭。純水。(4)能源轉(zhuǎn)換效率高。因其工作溫度低，能耗少，能源轉(zhuǎn)換效率理論上可高80%，50%～60%。置，只要不斷供給原料就可連續(xù)發(fā)電，而且電性能穩(wěn)定。21十大高科技之首。世界先進(jìn)國家紛紛投入巨大人力、財(cái)力研制開發(fā)這一技術(shù)。雙極板的功能與要求雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的一個(gè)很重要的課題，由于這類電池的MEA80%的質(zhì)量。雙極板的功能在于收集電流并將其從一個(gè)電池的陽極傳導(dǎo)到下一個(gè)電池的陰極，同時(shí)在陽極外表均勻地安排燃料氣體，在陰極外表均勻安排氧氣/空氣。于電池的密封。出如下：·電導(dǎo)率必需>10S·cm-1；·必需在接觸酸性電解質(zhì)、氧氣、氫氣和潮濕的條件下都具有抗腐蝕力量；·必需具有肯定的硬度，彎曲強(qiáng)度>25MPa；·價(jià)格盡可能低廉。雙極板材料還必需能滿足下述可加工性要求：·為了取得最小的電堆體積，雙極板必需盡可能的??；·為了降低電堆質(zhì)量，雙極板必需很輕；·生產(chǎn)循環(huán)周期必需足夠短。雙極板的材料雙極板材料的選擇一般考慮到如下幾點(diǎn):電池環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性及抗腐蝕材料的強(qiáng)度。目前廣泛爭(zhēng)論中的材料可大致分為以下幾類：(1)石墨材料；(2)(3)金屬。石墨材料阻小，因而，常被用作開發(fā)其它材料雙極板的參照體系[3]。但是，石墨的孔隙墨雙極板的實(shí)際應(yīng)用。復(fù)合材料復(fù)合雙極板是承受薄金屬板或其它強(qiáng)度高的導(dǎo)電板作為分隔板，厚度很薄，墨油氈作為流場(chǎng)板。這樣，不但可以提高電池組的體積比功率和重量比功率，而且結(jié)合了石墨板和金屬板的優(yōu)點(diǎn)。但，現(xiàn)今的雙極板產(chǎn)量還較低，因此在昂貴的注射機(jī)器設(shè)備及模具方面投資還具有肯定的風(fēng)險(xiǎn)[4]。而且，這種材料能否在電池工作環(huán)境中仍能長期的保持機(jī)械、化學(xué)穩(wěn)定仍未知。金屬材料金屬材料是被爭(zhēng)論最多的雙極板材料，與石墨相比，具有更好的機(jī)械性能，更好的導(dǎo)電性且不透氣，加工性能好。鋁、不銹鋼、鈦、鎳都是可選的材料。其〕關(guān)。鎳，鉻含量的增加可導(dǎo)致不銹鋼外表氧化膜變薄，因而使電池性能提高，接觸電阻降低。WangCr含量的影響，結(jié)果說明Cr含量越高，不銹鋼外表越穩(wěn)定。雖然多數(shù)爭(zhēng)論結(jié)果說明，高合金鋼〔特別是高鉻，鎳或鉬〕化學(xué)氣相沉積〔CVD〕等離子噴涂，濺射等手段在金屬外表形成上述化合物是格外有進(jìn)展前途的薄層金屬板改性方法。PVD簡介PVDPhysicalVaporDeposition的縮寫，中文意思是“物理氣相沉術(shù)。PVD鍍膜技術(shù)的原理離，利用電場(chǎng)的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反響產(chǎn)物沉積在工件上。PVD的種類PVD的根本鍍膜技術(shù)有真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍膜等真空蒸鍍?nèi)A，飛至工件外表分散成膜。濺射鍍膜上沉積的技術(shù)。離子鍍膜離子或被蒸發(fā)物質(zhì)粒子轟擊作用的同時(shí)，將蒸發(fā)物或其反響物沉積在基底上。有膜層附著力強(qiáng)、繞射性好、可鍍材料廣泛等優(yōu)點(diǎn)。PVD鍍膜膜層的特點(diǎn)〔低摩擦系數(shù)〕、很工件的外觀裝飾性能。PVD鍍膜與傳統(tǒng)化學(xué)電鍍〔水電鍍〕的異同層的性能也更穩(wěn)定；PVDTiNTiN觀看恒電位極化后的外表形貌，分析其對(duì)TiN涂層不銹鋼耐蝕性的影響；試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、完成論文。學(xué)校具備較完善的試驗(yàn)室和圖書館供學(xué)生使用。參考文獻(xiàn)衣寶廉.燃料電池——原理·技術(shù)·應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2023.王林山,李瑛.燃料電池.北京：冶金工業(yè)出版社，2023.James[英]，朱紅譯.燃料電池系統(tǒng)——原理·設(shè)計(jì)·應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社，2023.孫秋霞.材料腐蝕與防護(hù).北京：冶金工業(yè)出版社，2023.錢苗根姚壽山張少宗.現(xiàn)代外表技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2023.DaviesDP,AdcockPL,TurpinMetal.Stainlesssteelasabipolarplatematerialforsolidpolymerfuelcells,J.PowerSources,2023.WangH,SweikartMA,TurnerJA.Stainlesssteelasabipolarplatematerialforpolymerelectrolytemembranefuelcells.J.PowerSources,2023.SzuhuaWang,JinchyauPeng,WaibunLui.SurfacemodificationanddevelopmentoftitaniumbipolarplatesforPEMfuelcells.J.PowerSources,2023.MehtaV,CooperJS.Review andanalysisofPEMfuelcelldesignandmanufacturing.J.PowerSources,2023.KuzelRandCernyR.ComplexXRDmicrostructuralstudiesofhardcoatingsappliedtoPVD