燃料电池汽车关键技术与燃料电池控制技术

NO. 0171 燃料电池概念燃料电池（Fuel Cell，FC）是一种化学电池，它直接把物质发生化学反应时释放出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给燃料和氧化剂。它是把燃料通过化学反应释放出能量变为电能输出的，因此被称为燃料电池。1.1 燃料电池的种类根据电池电解液类型不同，可分为五类： （1）质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC），其原理相当于水电解的“逆”装置。阳极阴极的电化学反应为：2H2→4H++4e-，4e-+4H++O2→2H2O，总电化学反应为：2H2+O2→2H2O质子交换膜的工作原理（2）碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell,AFC）该燃料电池以强碱（KOH、NaOH）为电解质，氢气为燃料，纯氧或脱除微量二氧化碳的空气为氧化剂，采用Pt/C、Ag等为电催化剂制备的多孔气体扩散电极为氧电极，Pt-Pd/C、Pt/C、Ni制备的多孔气体电极为氢电极。阳极和阴极发生的电化学反应为：H2+2OH-→2H++2e- ，O2+4H++4e-→2H2O，总电化学反应为： 2H2+O2→2H2O碱性石棉膜型氢氧燃料电池的工作原理（3）磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell， PAFC）磷酸燃料电池是以磷酸为导电电解质的酸性燃料电池。磷酸燃料电池使用液化磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。当以氢气为燃料、氧气为氧化剂时，在电池内发生电化学反应。阳极和阴极发生的电化学反应为：H2→2H2O+2e- ，O2+2H2O+4e-→4OH-，总电化学反应为： 2H2+O2→2H2O（4）熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。单体的熔融碳酸盐燃料电池一般是平板型的，由电极-电解质、燃料流通道、氧化剂流通道和上下隔板组成。阳极和阴极发生的电化学反应为：H2+CO32-→H2O+CO2+2e-，O2+2CO2+4e-→2CO32-，总电化学反应为：O2+2CO2+2H2→2CO2+2H2O熔融碳酸盐燃料电池工作原理磷酸燃料电池的工作原理（5）固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell， SOFC）固体电解质是固体氧