燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

燃料電池是將反應物的化學能直接轉化為電能的一種高效、清潔的電化學發電裝置。

其發展最早可以追溯到160多年前

燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

以甲醇為燃料的質子交換膜燃料電池工作原理

燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

燃料電池的組成

1839年英國人威廉·格羅夫發現電解產生的H2和O2在H2SO4溶液中可以分別在兩個鉑電極上放電產生電能,由此宣告了燃料電池的誕生,格羅夫稱之為“氣體電池”。後來蒙德和萊格致力於改進燃料電池的性能,並首次採用“燃料電池”這一稱謂。

真正對燃料電池理論作出突出貢獻的是作為現代物理化學奠基人之一的奧斯瓦爾德,他對燃料電池各部分的作用進行了詳細闡述,從熱力學上證實燃料電池通過電化學反應對自由能的直接轉化效率要比熱機轉化效率高,而且剔除燃料電池無汙染的環境優勢,奠定了燃料電池的理論基礎。

可是,1866年西門子發現的機-電效應啟動了發電機的發展,使得燃料電池技術黯然失色,人們對燃料電池的研究興趣下降,儘管仍有一些傑出科學家作出了許多努力,第三燃料電池技術在隨後的幾十年內並未取得明顯進展。

燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

西門子的發電機

直至20世紀50年代英國人培根成功開發出第一個千瓦級的中溫(200℃)鹼性燃料電池系統,並在此基礎上,鹼性氫氧燃料電池成功應用於美國宇航局的“阿波羅”登月飛船中,人們對燃料電池技術的關注達到一個高潮。隨後由於美國登月計劃的結束和汽車工業對燃料電池興趣的下降,燃料電池研製工作的規模明顯減小,燃料電池研究又經歷了短時期的低谷。

20世紀70年代中東戰爭後石油危機爆發,發達國家對燃料電池的研究又出現新的浪潮,而且人們對燃料電池研究的重點也由空間應用向地面用燃料電池轉變。70年代中期磷酸燃料電池的廣泛研究取代了對鹼性燃料電池的關注,隨後由於在電能和熱能方面的高效率,80年代的熔融碳酸鹽燃料電池和90年代的固體氧化物燃料電池都得到了快速的發展。

尤其進入21世紀以來,隨著高性能催化劑和聚合物膜的改進,質子交換膜燃料電池的發展取得重大突破,可以說能源危機和環境汙染的共同壓力推動者燃料電池迎來了其發展歷史上的黃金時期。

燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

燃料電池電堆

縱觀其發展歷史可以看出燃料電池的發展跌宕起伏,但如今在環境要求變得越來越苛刻的條件下,使得對燃料電池的研究達到了前所未有的高度。燃料電池究竟能否書寫歷史,或許只能用時間去揭曉答案。

燃料電池-跌宕起伏的發展歷程

鄭州727路公交,宇通氫燃料電池客車


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