4

　　观点呈现

　　燃料电池的组成构件（二）

　　电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂，并传导离子，故电解质隔膜越薄越好，但亦需顾及强度，就现阶段的技术而言，其一般厚度约在数十毫米至数百毫米；至于材质，目前主要朝两个发展方向，其一是先以石棉膜、碳化硅膜、铝酸锂膜等绝缘材料制成多孔隔膜，再浸入氢氧化钾与磷酸等中，使其附着在隔膜孔内，另一则是采用全氟磺酸树脂。

　　集电器又称作双极板，具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等之功用，集电器的性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。双极板有非金属、复合板、金属板三类，具有分配电池中的燃料和氧化剂，分离电池组中的单电池，传导电流，传输生成水、湿气，冷却电池组的主要功能。但双极板的要求也非常高，要具有高电导率和导热系数、耐腐蚀、低透气率、重量轻、生产成本低的特点。

　　5

　　观点呈现

　　燃料电池的类型（一）

　　燃料电池具有碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池五大类。

　　碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括为航天飞机提供动力和饮用水。碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十多倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其他杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。

　　磷酸型燃料电池是一种以磷酸为电解质的燃料电池。采用重整天然气作燃料，空气作氧化剂，浸有浓磷酸的碳化硅微孔膜作电解质，Pt/C作催化剂，工作温度为200℃。磷酸型燃料电池是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池；可以在150℃-20℃工作；具有电解质稳定、磷酸可浓缩、水蒸气压低和阳极催化剂不易被一氧化碳毒化等优点，是一种接近商品化的民用燃料电池，是目前单机发电量最大的一种燃料电池。

　　6 观点呈现

　　燃料电池的类型（二）

　　质子交换膜燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。

　　熔融碳酸盐燃料电池属高温燃料电池，工作温度是650℃-700℃。与低温燃料电池相比，其本和效率很有竞争力，在工作温度下，熔融碳酸盐燃料电池可以进行内部重整燃料，例如在阳极反应室进行甲烷的重反应，重整反应到所需热量由电池反应的余热提供；工作温度为650℃-700℃，其余热可用来压缩反应气体以提高电池性能，可以用于供暖；燃料重整时产生的一氧化碳可以作为熔融碳酸盐燃料电池的燃料，且由于熔融碳酸盐燃料电池为高温燃料电池，不会受到一氧化碳的中毒催化剂的威胁；催化剂为镍合金，不使用贵金属。

　　固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池一样得到广泛普及应用的一种燃料电池，采用的是固态电解质（钻石氧化物），性能很好。他们需要采用相应的材料和过程处理技术，因为电池的工作温度约为1000℃。固态氧化物燃料电池工作温度比溶化的碳酸盐燃料电池的温度还要高，它们使用诸如用氧化钇稳定的氧化锆等固态陶瓷电解质，而不使用液体电解质。其工作温度位于800℃-1000℃之间。在这种燃料电池中，当氧离子从阴极移动到阳极氧化燃料气体（主要是氢和一氧化碳的混合物）时便产生能量。阳极生成的电子通过外部电路移动返回到阴极上，减少进入的氧，从而完成循环。