什么是氢能与质子交换膜燃料电池

质子交换膜燃料电池和氢燃料电池有什么关系~

氢燃料电池属于是一种质子交换膜燃料电池。
（1） 氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂作用下，氢分子解离为带正电的氢离子（即质子）并释放出带负电的电子。
（2） 氢离子穿过电解质（质子交换膜）到达阴极；电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路形成电流，通过适当连接可向负载输出电能。
（3） 在电池另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极；在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水。

氢燃料电池中就应用了质子交换膜，这样可以提高效率，保证氢气和氧气完全反应（基本是完全反应）。氢燃料电池的效率可达60%以上，而且现在已经有不采用贵金属铂的催化剂，还有，内燃机的效率要受卡诺循环的限制，所以其效率有一个上限而且总是很低。
望采纳，谢谢

额，氢燃料电池属于是一种质子交换膜燃料电池。
我弄了一段百科上的说明来，如下：
（1） 氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂作用下，氢分子解离为带正电的氢离子（即质子）并释放出带负电的电子。
（2） 氢离子穿过电解质（质子交换膜）到达阴极；电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路形成电流，通过适当连接可向负载输出电能。
（3） 在电池另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极；在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水。

氢燃料电池中就应用了质子交换膜，这样可以提高效率，保证氢气和氧气完全反应（基本是完全反应）。
对了，我再补充一下，氢燃料电池的效率可达60%以上，而且现在已经有不采用贵金属铂的催化剂，还有，内燃机的效率要受卡诺循环的限制，所以其效率有一个上限而且总是很低。
----------——--——--——--——--——--第X次补充-——--——--——--——--——--——--——--—
对了，实际上质子交换膜燃料电池是一个大类，它包括氢燃料电池、甲醇燃料电池、磷酸燃料电池……
再弄一段百科上的说明：
按其工作温度的不同，把碱性燃料电池（AFC，工作温度为100℃）、固体高分子型质子膜燃料电池（PEMFC，也称为质子膜燃料电池，工作温度为100℃以内）和磷酸型燃料电池（PAFC，工作温度为200℃）称为低温燃料电池；把熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC，工作温度为650℃）和固体氧化型燃料电池（SOFC，工作温度为1000℃）称为高温燃料电池，并且高温燃料电池又被称为面向高质量排气而进行联合开发的燃料电池。另一种分类是按其开发早晚顺序进行的，把PAFC称为第一代燃料电池，把MCFC称为第二代燃料电池，把SOFC称为第三代燃料电池。这些电池均需用可燃气体作为其发电用的燃料。

氢燃料电池工作原理

燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3 部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图 1[3]。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。

以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下：

(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极；

(2) 在阳极催化剂的作用下，1 个氢分子解离为 2 个氢质子，并释放出 2 个电子，阳极反应为：

H2→2H++2e。

(3) 在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O

总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O

电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。

3 PEMFC 的特点及研发应用现状

燃料电池种类较多，PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。

PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件，以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化剂贮存及其循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及系统控制单元。图 2 是一个典型的PEMFC 发电系统示意图[4]。

(1) PEMFC 作为移动式电源的应用

PEMFC 作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，PEMFC 是技术最成熟的电动车动力电源。
氢能与质子交换膜燃料电池 来自: 第一范文网

国际上，PEMFC 研究开发领域的权威机构是加拿大 Ballard 能源系统公司。美国 H-Power 公司于 1996 年研制出世界上第一辆以 PEMFC 发电机为动力源的大巴士[5]。近年来，我国对燃料电池电动车的研发也极为重视，被列入国家重点科技攻关计划。上海神力公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别研制出游览观光车、中巴车样车，其性能接近或达到国际先进水平。

(2) PEMFC 作为固定式电源的应用

PEMFC 除适用于作为交通电源外，也非常适合用于固定式电源。既可与电网系统互联，用于调峰；也可作为独立电源，用作海岛、山区、边远地区、或作为国防（人防）发供电系统电源。

采用多台 PEMFC 发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系统有很多优点：① 可省去电网线路及配电调度控制系统；② 有利于热电联供（由于 PEMFC 电站无噪声，可就近安装，PEMFC 发电所产生的热可进入供热系统），可使燃料总利用率高达 80%以上；③ 受战争和自然灾害等影响比较小，尤其适宜于现代战争条件下的主动防护需要；④ 通过天燃气、煤气重整制氢，可利用 现 有 天 燃 气 、 煤 气 供 气 系 统 等 基 础 设 施 为PEMFC 提供燃料；通过再生能源制氢（电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）则可形成循环利用系统（这种循环系统特别适用于边远地区、人所），使系统建设成本和运行成本降低。国际上普遍认为，随着燃料电池的推广应用，发展分散型电站将是一个趋势。

(3) 氢能电源的军事应用前景

随着现代科学技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，以数字化技术为核心的新兴信息技术将渗透到战场的各个领域，从侦察、监视到预警，从通信、指挥到控制，从武器装备的自动化、精确制导和智能化到各种电子战手段，信息技术装备已经成为覆盖整个战场的、决定战争胜负的重要因素，它不仅构成总体作战的“神经系统”，而且成为总体作战能力的“倍增器”。电源作为信息技术装备的命脉，能否连续、可靠、安全、灵活地供电是至关重要的，它是信息技术装备密不可分的一部分。

由于 PEMFC 发电机工作温度低，红外辐射少，无震动，没有噪音，因此特别适合用作为现代军用电源。1998 年 8 月，美国国防部在向国会国防委员会呈递的报告中指出：移动电力是永久性防御设施最基本的五大要素之一；燃料电池发电技术替代常规发电装置的迅速演变，给未来发电系统采用氢气作为主燃料开辟了道路；由于能量转换效率（超过60%）很高，操作维护极为简单，燃料电池发电机使氢能源作为主燃料的应用极为可靠而高效。因此，把作战燃料改为氢，将获得更加高效可靠的发电系统、更低的排放、更低的噪音、极大地减小热辐射和红外成像，便于伪装和隐蔽作战。

PEMFC 发电机的诸多优越性能，使其在航空航天及超级移动设备、水下潜艇、军事工程、通讯工程、车辆动力电源、单兵和部（分）队便携电源、边远地区、海防哨所以及人防工程中都具有极好的应用前景。早在 1960 年代，美国航空航天局（NASA）就与通用电气公司（GE）联合开发 PEMFC发电机，并多次用于双子星座卫星计划的飞行，特别是 1968 年采用 Nafion 膜后在发射的生物卫星上使用PEMFC 发电机，其寿命在实验室已达57000h。后来，NASA 又与Hamilton 标准公司合作研制 RFC（再生燃料电池）系统，目的是配合太阳能发电系统组成用于火星探测飞行器或月球基地的动力电源（太阳能电解水装置功率 35kW，PEMFC发电机功率 25kW）。美国空军也与Treadwell 公司签订协议研究用于卫星的 RFC 系统（PEMFC 功率12kW，电压 28V）。

在超级移动装备（EMU）应用方面，NASA 与EPSI 公司合作开发采用金属氢化物储氢的 200Wh和 1500Wh 能量的 PEMFC 系统，以替代现有装备中采用的可充电电池，可有效提高能量储存密度和一次性充能能量以及循环寿命、充能速度。

PEMFC 在军事领域的一个重大用途是作为海军舰艇的动力电源。PEMFC 发电机作为潜艇不依赖于空气的推进动力（AIP）源与斯特林发动机和闭式循环柴油机相比，具有效率高、噪音低和红外辐射小等优点，在携带相同重量或体积的燃料气时，潜艇续航能力最强（大约为斯特林发动机的 2倍），且没有污染，因此 PEMFC 是潜艇 AIP 系统的最佳选择。德国从 1980 年（也是世界上最早）开始研究基于 PEMFC 发电机的潜艇，目前德国已能生产 212、214 型号的基于PEMFC 发电机的潜艇。而美国海军与 AP 公司合作开始研制以柴油重整制氢为氢源的 PEMFC 发电机，还与 Treadwell 公司合作设计并制造了用于水下探测器的 PEMFC 电源。

PEMFC 的诸多优点，使其在重要的民用设施如智能大厦、医院、宾馆等以及国防（人防）领域都具有极好的应用前景。目前这些地方的供电系统均采用以外电为主、柴油发电机组为辅的供电方式。当外电毁坏启用柴油发电机组时，由于柴油发电机组存在烟气排放，隐蔽性差、震动大、噪音高、环保性能差等许多缺点，更不适合在未来高科技战争中使用。因此，研究基于 PEMFC 的发电系统可有效利用氢能实现环保，对民用供电和国防建设都有极为重大的意义。

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遵义市19490377302： 质子交换膜燃料电池和氢燃料电池有什么关系 - ？
禄翔博利： 一般意义上来讲,氢燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种,具体百度百科自己仔细看一下

遵义市19490377302： 质子交换膜燃料电池和氢燃料电池有什么关系 - ？
禄翔博利：[答案] 一般意义上来讲,氢燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种,具体百度百科自己仔细看一下

遵义市19490377302： 氢燃料电池和质子交换膜燃料电池哪个更好 - ？
禄翔博利： 氢燃料电池和质子

遵义市19490377302： 质子交换膜燃料电池 反应方程式 和原理 - ？
禄翔博利：[答案] 首先,质子就是氢离子,所以质子交换膜燃料电池就是在酸性条件下发生的电极反应而已.如氢氧燃料电池:负极:H2-2e=2H+,正极:O2+4e+4H+=2H2O.其他燃料电池电极反应式以此类推即可.

遵义市19490377302： 质子交换膜燃料电池 反应方程式 和原理 - ？
禄翔博利： 首先,质子就是氢离子,所以质子交换膜燃料电池就是在酸性条件下发生的电极反应而已.如氢氧燃料电池:负极:H2-2e=2H+,正极:O2+4e+4H+=2H2O.其他燃料电池电极反应式以此类推即可.(亚南集团氢燃料电池,亚小南为您解答4000-080-999)

遵义市19490377302： 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,英文简称PEMFC)是燃料电池的一种.如图是质子交换膜氢氧燃料电池,下列有关该电池的原理... - ？
禄翔博利：[选项] A. 溶液中H+透过质子交换膜从右向左迁移 B. 正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH- C. 电子从a极流出经电解质溶液流到b极 D. 该电池在使用过程中,H+的物质的量保持不变

遵义市19490377302： 汽车为何不用燃料电池驱动 - ？
禄翔博利： 燃料电池汽车固然有很多优点,如无污染、高效率、低噪音等.但是燃料电池汽车也有着一些致命缺点以至于短期内很难商业化产. 目前为止,最有希望代替传统内燃机作为汽车驱动设备的质子交换膜燃料电池,它具有寿命长、可用空气作氧化...

遵义市19490377302： 以CH3OH为燃料制作燃料电池正极通入O2,负极通入CH3OH,电解质溶液为稀硫酸 - ？
禄翔博利： 直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell),它属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类,系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源,而不需通过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电.相较于质子交换膜燃料电...

遵义市19490377302： 氢燃料电池应用领域? - ？
禄翔博利： 航天领域 20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域.往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置.进入70年代以后,随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术,很快,氢燃料电池就被运用于发...

遵义市19490377302： 甲醇燃料电池的技术困难 - ？
禄翔博利： 1.催化剂 采用贵金属纳米催化剂 ,成本高.活性及稳定性达不到理想要求2.质子交换膜 杜邦公司Nafion膜甲醇透过很严重,造成燃料浪费,阴极混合电位,性能下降3.电池集成 针对DMFC的集成技术还不完善 这种电池的期望工作温度为120℃,比标准的质子交换膜燃料电池略高,其效率大约是40%左右.其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂.不过,这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和勿需进行重整便能工作而相形见绌.直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期,但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源,将来还具有为指定的终端用户使用的潜力.