燃料電池及其發(fā)展前景開題報告.doc

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報告題目名稱燃料電池及其發(fā)展前景學(xué)生姓名專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)教育班級一、選題的目的意義燃料電池是通過由電解液分隔開的2個電極中間的燃料(如天然氣、甲醇或純凈氫氣)的化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生出電能。與普通汽輪發(fā)電機(jī)或者水輪發(fā)電機(jī)相比，燃料電池具有非同尋常的性能：它的電效率可達(dá)60以上，可以在帶部分負(fù)荷運(yùn)行的情況下進(jìn)行維修，而且除了排放低比率碳氧化物外，幾乎沒有任何其它的有毒有害排放物。是目前極具應(yīng)用開發(fā)前景的新型高效綠色能源。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.國外燃料電池的開發(fā)應(yīng)用因?yàn)閭鹘y(tǒng)能源的日益枯竭和環(huán)保的考慮，各國和地區(qū)都在加緊開發(fā)自己的燃料電池計(jì)劃。但是因?yàn)閲椴煌?，?cè)重點(diǎn)也大不相同。燃料電池被定為美國的項(xiàng)必須發(fā)展技術(shù)之一，而質(zhì)子交換膜燃料電池更是其中的重點(diǎn)。同時，美國的企業(yè)和各種投資基金也都對燃料電池項(xiàng)目給予了很大的投入。日本對燃料電池的熱情不亞于美國，政府對該技術(shù)的投入也在逐年提高，已開發(fā)了好幾種燃料電池供公共電力部門使用，其中磷酸燃料電池已達(dá)到電站階段。歐盟在過去年中，通過框架計(jì)劃對汽車業(yè)和燃料電池技術(shù)開發(fā)提供了大量研發(fā)支持。2002年12月，日本豐田和本田兩家汽車公司共同向政府交付了5部燃料電池車，而且豐田公司的燃料電池車已經(jīng)被批準(zhǔn)可以上市。2003年2月，美國總統(tǒng)親自體驗(yàn)了用燃料電池手機(jī)通電話。2003年4月，世界第一艘燃料電池潛艇在德國開始試航。2003年9月，日本NEC公司推出了新一代筆記本電腦用的燃料電池。歐美等許多發(fā)達(dá)國家城市中的大廈飯店等公共場所都紛紛開始安裝燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行供電。燃料電池轎車，公交車，貨車，載重車等也正開始試驗(yàn)運(yùn)行在各發(fā)達(dá)國家的公路和城市車道上，計(jì)劃1O年內(nèi)普及。適用于工廠，小區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模的燃料電池發(fā)電站在一些國家已實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成功，并且正有計(jì)劃分步驟地準(zhǔn)備進(jìn)入生產(chǎn)化和商品化階段。三星公司已經(jīng)開發(fā)出了可驅(qū)動個人媒體播放器的燃料電池，三星燃料電池可容納20立方厘米燃料，電池盒體積大約有一個短玻璃杯的一半大，工作時間可達(dá)4小時，幾乎是充電電池續(xù)航時間的兩倍。在2006年1月25日27日東京BigSight國際會展上，出現(xiàn)了一種在便攜終端領(lǐng)域接近實(shí)用化的DMFC(直接甲醇燃料電池)，電解質(zhì)膜膨脹后，離子通道(ionchannel)就會擴(kuò)大，甲醇滲透現(xiàn)象就會愈發(fā)顯著。離子通道越大，越是連續(xù)而有規(guī)則地連接，氫離子就越容易通過。離子傳導(dǎo)性越高，就越能提高燃料電池的性能。日本鐵道(JR)正在致力于“新能源列車計(jì)劃”，這種新型列車使用65kW的燃料電池作為動力來源，時速可達(dá)65km/小時，并已于2007年正式投入使用，運(yùn)營線路初步定于長野至山黎縣之間的非電氣化線路。2.國內(nèi)燃料電池的開發(fā)進(jìn)展中國政府十分注重燃料電池的研究與開發(fā)。近年來，中國在燃料電池關(guān)鍵材料、關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新方面取得了許多突破，已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出百瓦級30kW級氫氧燃料電極、燃料電池電動汽車等。中國車用燃料電池研究已經(jīng)有了良好的開端。“十五”期間，電動汽車在國家計(jì)劃中列項(xiàng)，并被確定為國家個重大科技專項(xiàng)之一。燃料電池技術(shù)特別是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，科研部門已經(jīng)開發(fā)出60kW、75kW等多種規(guī)格的質(zhì)子交換膜燃料電池組，開發(fā)出電動轎車用凈輸出40kW、城市客車用凈輸出100kW燃料電池發(fā)動機(jī)，使中國的燃料電池技術(shù)跨入世界先進(jìn)國家行列。2006年2月，國內(nèi)第一艘燃料電池船由上海海事大學(xué)研制成功。該船長4.7米，寬1.7米，吃水0.25米，燃料電池功率為2000W，推進(jìn)器功率為2馬力，可坐兩至4人。它是將空氣與儲存在鋼瓶中的氫氣在“黑匣子”里反應(yīng)，產(chǎn)生電流直接驅(qū)動船舶前行的無污染、低噪聲的新型船，可廣泛用于旅游、運(yùn)輸、科學(xué)考察等領(lǐng)域。這艘無污染排放物的燃料電池船，在上海青浦河中進(jìn)行航行實(shí)測，用14立方米的氫氣，可以14公里每小時的時速連續(xù)航行5小時，航程達(dá)70公里。2006年3月，上海神力和蘇州金龍汽車公司聯(lián)合研制的首輛氫燃料電池客車開始在上海市奉賢和市區(qū)之間示范運(yùn)行。它在金龍新型高檔城市客車的基礎(chǔ)上，改變了原有的燃油系統(tǒng)，在車頂上裝配了9個儲氫罐，通過燃料電池的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流驅(qū)動汽車，并排出純凈水，其額定功率達(dá)到100kW，最高速度可以達(dá)到80公里/小時，最大的續(xù)駛里程達(dá)到300公里以上，可以承載35名乘客。目前中國科技大學(xué)無機(jī)膜研究所已經(jīng)研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質(zhì)的燃料電池。電池部件薄膜化以后，降低了電池的內(nèi)阻，提高了有用功率的輸出，操作溫度降到500700。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優(yōu)點(diǎn)，同時降低了成本，將會成為政府機(jī)關(guān)、銀行、醫(yī)院等重要單位的高可靠性備用電源，同時也可以在我國廣大的山區(qū)、海島、高原、邊防哨所等電網(wǎng)難以到達(dá)的地方使用。三、主要研究內(nèi)容隨著世界各國石油、煤炭等自然資源的匱乏，風(fēng)能、核能、太陽能和燃料電池等清潔能源越來越受到各國政府的重視，燃料電池是通過由電解液分隔開的2個電極中間的燃料(如天然氣、甲醇或純凈氫氣)的化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生出電能。與汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能相比，燃料電池具有非同平常的特性：它的電效率可達(dá)60以上，可以在帶部分負(fù)荷運(yùn)行的情況下進(jìn)行維修，而且除了排放低比率碳氧化物外，幾乎沒有任何其它的有害排放物。本文力圖闡述目前國內(nèi)外燃料電池領(lǐng)域的新技術(shù)和未來的發(fā)展前景。四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究方法或技術(shù)路線1、查閱相關(guān)中外資料，仔細(xì)分析和研究目前國內(nèi)外燃料電池領(lǐng)域的新技術(shù)、新動態(tài)。2、認(rèn)真學(xué)習(xí)與燃料電池相關(guān)的技術(shù)知識。3、嘗試提出自己在燃料電池應(yīng)用方面的新設(shè)想和新見解。4、撰寫并發(fā)表一篇與該課題相關(guān)的小論文。5、在老師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)論文，進(jìn)行論文答辯。五、主要參考文獻(xiàn)與資料【1】中國電工技術(shù)學(xué)會.電工高新技術(shù)叢書M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.4【2】吉澤四郎（日）等.新電池讀本M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987【3】彭茂公.燃料電池開發(fā)和利用的必要性J.能源研究與信息，2000，NO.3.【4】汪繼強(qiáng).離子交換膜燃料電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景J.電源技術(shù)，1995，19（4）：38-42.【5】衣寶廉.燃料電池現(xiàn)狀和未來J.電源技術(shù)，1998，22（5）：216-221.【6】傅家驥等.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)（第三版）M.北京：清華大學(xué)出版社,【7】RichardB.Ferguson.ApolloFuelCellpowerSystemProcJ.23rdPowerSourcesConf,1969,11-13.【8】DonaldS.Cameron.TheFifthGroveFuelCellSymposiumJ.PlatinumMetalsRev.1997,41:171-175.【9】王信禧,孟黎清.燃料電池的歷史與現(xiàn)狀J.電力學(xué)報,2002,17(2):99-104.【10】孟光耀.陶瓷膜燃料電池研究進(jìn)展與展望J.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2008,06-0576-18.【11】衣寶廉.燃料電池高效、環(huán)境友好的發(fā)電方式M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000.【12】胡驊，宋慧.電動汽車用燃料電池J.世界汽車，2000，10（1）：10-12【13】謝小峰，范星河.燃料電池技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004【14】胡驊，宋慧.電動車M.北京：北京人民交通出版社，2003.【15】SunLiqing,SunFengchun,ChenYong.TheDesignandManufactureofFuelCellCarPrototypeJ.The19thInternationalBattery,HybridFuelCellElectricVehiclesSymposium&Exhibition.Korea:IJAT,2002,72-79.【16】YuXiaojiang,ZhuJiaguang.MultiplePurseSimulationforElectricVehicleJournalofBeijingInstituteofTechnologyM.1998,13(5):241-