甲醇制氢的燃料电池技术及应用

　　燃料电池是种将燃料和闱化剂之间的化学能持续转化为电能而电极屯解质体系基本保持+变的系统。该系统具有能量转化效率高污染排放低模块式结构动态响应迅速戈出的优点。燃料电池采用的燃，主要有氢气。天然醇冷。

　　目前出现的直接甲醇燃料电池，河厂，技术，由存在甲醇在电极间渗透容易造成电池性能下降以及在阳极未能氧化完全的少量甲醇在尾气中排放等现象，使得其使用范围受到了限制1.同常规的烃类燃料相比，氢气燃料电池系统的个显着优点就圮其+产斗闱化碳，试化碳未燃烧的炫铅以及硫污染物另外，由于使用的是气体氢气燃料，不存在燃料雾化以及蒸发的十平均来说，氢气车辆要比汽油车辆的效率高22.因此，燃料电池多采用氢气作为燃料。为了确保燃料电池发电系统的正常运行，首先要求解决的是氢气燃料安全储存与稳定供给的问。小功率的可移动电源采用金属氢化物储存氢气，但是由厂金属另化物的贮氢密度不够高，导致金属贮氢器体积和质量较大，限制了其在人功率发电系统的应用。而且山于金，氢化物放氢时发生吸热反应，为了保证在定的速率下将把存的氢气全部释放出来，需要不断地向贮氢器提供所需要的热能鉴于氢气的储存和运输的困难。付于大功率的燃料电池系统，采用富氢燃料如甲醇等进亍现场转化的方法制拆氢气很有前恕夂与天然气轻烃蒸汽转化制氢或水煤气制氢相比，甲醇蒸汽转化制氢具有投资省能耗低等特点。前者需要800以的温。转化炉等设备纶收特殊村料，同时需要综合虑能量的平衡及利，不，合小规模制氢，而甲醇蒸汽转化制备氢气输可以像汽油样加注等优点。因此研究甲醇转化氢气己经成为该领域的研宄热点。可采用3种过程将甲醇转化成氢气甲醇蒸汽重整；甲醇分解；甲醇部分氧化重整。

　　目前采⑴甲醇现场制氢的燃料屯池的种类较多，按照使用的电解质种类主要有磷酸燃料电池托0呵土0如人士1此18，人凡质子交换膜燃料电池朽，加1.。1年她们皆。就此61.化，顺冗碱性燃料电池人，3此觯，Π等，上述燃料电池工作温度不高于200，称为低温燃料电池而熔融型碳酸盐燃料电池钟渎盖薛。

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　　典型的甲醇部分氧化重整器在25，下的进料由甲醇空气及水组成。般拟采用的氧气甲醇摩尔比为0.25，而水甲醇的摩尔比为0.55.反应产生的热量大约有1通过器壁损失。产物中含有氢气兄氧化碳将产物冷却至80，满足2阢的进口温度。空气进入燃料电池的阴极。该类电池的效率可达55，能够消耗重整产物中约80的氢气，产生266的电能。为了保持电池以及流出物的温度在80，左右，需要将200的热量从燃料电池中交换排出。阳极流出的废气中含有20的氢气，而阴极流出物中含有的氧气。阳极中流出的未反应氢气构成系统能量损火的从主要来源，可将阴极和极的流出物结合在起再次实现氢气的氧化，产生的热量可以使气体温度升高至342，该热请可以叫收并用，辅助系统以及乍厢内部加热甲醇部分氧化重整器较之甲醇蒸汽重整器最大池的体枳和质就，例如，501规模的阢所需甲醇重整器的质量和体积分别为20，和388如采采用部分闱化欺整器，则质量和体枳分别降为351和25启动时间与常规的蒸汽重整器需从30仙左右降为21左右，启动期间所消耗的燃料也大人降低，甲醇部分氧化反应为强放热反应，重整器内产卞过热现象造成对催化剂拟害是个应当十分注意的问。时由尸该反应体系较为复杂，对该过程反应动力学的研究将是项富有理论和工程价值燃料电池的诸多优点，己经成为新型能源系统中的开发热点。在适用于分布式发电及现场发电场合的固定发电装置开发方面，1996年日本建成名为双1士01.1的兄气能源发电系统。该系统分，采了5职和1脎；规投的阢的燃料电池，同时他们正在建设测贾规模的甲醇蒸汽重整制氢基础上，1997年开发出了输出电压6抓输出电流5功率30的同定式发电装置。山3.公司正在对其2501撕的，⒌缦低辰，行阅懿馐评价，同其他燃料电池相比，碰阢系统具有比功率最高启动最快无腐蚀等突出的优点，同时可以通过改变重整器进料比而改变输出功率的大小，以适应负载的变化，比较适用于汽车运输的能源nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播。美国1公司在美国能源部00的支持下开发了分解甲醇作为燃料的8，型电动汽车，同直接燃烧甲醇汽车相比，燃料消耗量降低了17.7，而氮氧化合物的排放量则是呈数量级的规投降低，美1以山1研允所汾采铜锌氧化物作为催化剂分解甲醇以此作为燃料开发了0，13如0型汽车，要比汽油燃料汽车提高40以上的功效。日本汽车研宄所也正在着手研制采用分解甲醇作为燃料的电动汽车该汽车在瞬变以及稳态过程中均能够保持较高的热效率及较低的废气1放1他公司如，国的0133丁1如士1油01分以及1山；前均1在积极开发采用，刚沉的电动汽车。

　　德国，316泣公司研制成功的化型电动汽车采用了50的沉；该汽车的时速可达4，行程可以超过1001999年3月17日德国戴姆勒克莱斯勒公司开发的第4代燃氢电动汽乍0吖艰于美国克相。它采用了质子交换膜燃料电池装置，利用氢气燃料与空气中氧进行电化学反应产生电力，其次加注燃料可行驶450，最高时速可达1451同前代燃氢电动汽车相比功效提高了40.其最成功之处在于将燃料电池系统的体积大大缩小，接近于普通燃油发动机，使料改装后的奔驰彻乍除保持舒，的5人座位外。还打宽敞的后备钔。该公计划从2004年起投亿美元汗发系列的燃料电池汽个。

　　总之，在世界范围内开发甲醇制氢的燃料电池己经成为个热门研领域。0前要研允目标于开发能够快速启动及进行动态调整的吣部分试化重整装置研制更加有效的重整催化剂降低重整产物中的03含量以避免燃料电池阳极催化剂中毒更加有效地实现燃料电池系统中各个功能部件实现该项技术的场化。

　　5参考文献蒋元力男，33岁，博士后，副教授，主要从事化工过程模拟工作。

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