燃料电池及其发展前景开题报告.doc

毕业论文（设计）开题报告题目名称燃料电池及其发展前景学生姓名专业应用电子技术教育班级一、选题的目的意义燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与普通汽轮发电机或者水轮发电机相比，燃料电池具有非同寻常的性能：它的电效率可达60以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其它的有毒有害排放物。是目前极具应用开发前景的新型高效绿色能源。二、国内外研究现状1.国外燃料电池的开发应用因为传统能源的日益枯竭和环保的考虑，各国和地区都在加紧开发自己的燃料电池计划。但是因为国情不同，侧重点也大不相同。燃料电池被定为美国的项必须发展技术之一，而质子交换膜燃料电池更是其中的重点。同时，美国的企业和各种投资基金也都对燃料电池项目给予了很大的投入。日本对燃料电池的热情不亚于美国，政府对该技术的投入也在逐年提高，已开发了好几种燃料电池供公共电力部门使用，其中磷酸燃料电池已达到电站阶段。欧盟在过去年中，通过框架计划对汽车业和燃料电池技术开发提供了大量研发支持。2002年12月，日本丰田和本田两家汽车公司共同向政府交付了5部燃料电池车，而且丰田公司的燃料电池车已经被批准可以上市。2003年2月，美国总统亲自体验了用燃料电池手机通电话。2003年4月，世界第一艘燃料电池潜艇在德国开始试航。2003年9月，日本NEC公司推出了新一代笔记本电脑用的燃料电池。欧美等许多发达国家城市中的大厦饭店等公共场所都纷纷开始安装燃料电池发电系统进行供电。燃料电池轿车，公交车，货车，载重车等也正开始试验运行在各发达国家的公路和城市车道上，计划1O年内普及。适用于工厂，小区乡镇规模的燃料电池发电站在一些国家已实验验证成功，并且正有计划分步骤地准备进入生产化和商品化阶段。三星公司已经开发出了可驱动个人媒体播放器的燃料电池，三星燃料电池可容纳20立方厘米燃料，电池盒体积大约有一个短玻璃杯的一半大，工作时间可达4小时，几乎是充电电池续航时间的两倍。在2006年1月25日27日东京BigSight国际会展上，出现了一种在便携终端领域接近实用化的DMFC(直接甲醇燃料电池)，电解质膜膨胀后，离子通道(ionchannel)就会扩大，甲醇渗透现象就会愈发显著。离子通道越大，越是连续而有规则地连接，氢离子就越容易通过。离子传导性越高，就越能提高燃料电池的性能。日本铁道(JR)正在致力于“新能源列车计划”，这种新型列车使用65kW的燃料电池作为动力来源，时速可达65km/小时，并已于2007年正式投入使用，运营线路初步定于长野至山黎县之间的非电气化线路。2.国内燃料电池的开发进展中国政府十分注重燃料电池的研究与开发。近年来，中国在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破，已经陆续开发出百瓦级30kW级氢氧燃料电极、燃料电池电动汽车等。中国车用燃料电池研究已经有了良好的开端。“十五”期间，电动汽车在国家计划中列项，并被确定为国家个重大科技专项之一。燃料电池技术特别是质子交换膜燃料电池技术也得到了迅速发展，科研部门已经开发出60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组，开发出电动轿车用净输出40kW、城市客车用净输出100kW燃料电池发动机，使中国的燃料电池技术跨入世界先进国家行列。2006年2月，国内第一艘燃料电池船由上海海事大学研制成功。该船长4.7米，宽1.7米，吃水0.25米，燃料电池功率为2000W，推进器功率为2马力，可坐两至4人。它是将空气与储存在钢瓶中的氢气在“黑匣子”里反应，产生电流直接驱动船舶前行的无污染、低噪声的新型船，可广泛用于旅游、运输、科学考察等领域。这艘无污染排放物的燃料电池船，在上海青浦河中进行航行实测，用14立方米的氢气，可以14公里每小时的时速连续航行5小时，航程达70公里。2006年3月，上海神力和苏州金龙汽车公司联合研制的首辆氢燃料电池客车开始在上海市奉贤和市区之间示范运行。它在金龙新型高档城市客车的基础上，改变了原有的燃油系统，在车顶上装配了9个储氢罐，通过燃料电池的化学反应，产生电流驱动汽车，并排出纯净水，其额定功率达到100kW，最高速度可以达到80公里/小时，最大的续驶里程达到300公里以上，可以承载35名乘客。目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，操作温度降到500700。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本，将会成为政府机关、银行、医院等重要单位的高可靠性备用电源，同时也可以在我国广大的山区、海岛、高原、边防哨所等电网难以到达的地方使用。三、主要研究内容随着世界各国石油、煤炭等自然资源的匮乏，风能、核能、太阳能和燃料电池等清洁能源越来越受到各国政府的重视，燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与汽轮发电机生产的电能相比，燃料电池具有非同平常的特性：它的电效率可达60以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其它的有害排放物。本文力图阐述目前国内外燃料电池领域的新技术和未来的发展前景。四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1、查阅相关中外资料，仔细分析和研究目前国内外燃料电池领域的新技术、新动态。2、认真学习与燃料电池相关的技术知识。3、尝试提出自己在燃料电池应用方面的新设想和新见解。4、撰写并发表一篇与该课题相关的小论文。5、在老师的指导下完成毕业论文，进行论文答辩。五、主要参考文献与资料【1】中国电工技术学会.电工高新技术丛书M.北京：机械工业出版社，2000.4【2】吉泽四郎（日）等.新电池读本M.北京：化学工业出版社，1987【3】彭茂公.燃料电池开发和利用的必要性J.能源研究与信息，2000，NO.3.【4】汪继强.离子交换膜燃料电池技术的发展和应用前景J.电源技术，1995，19（4）：38-42.【5】衣宝廉.燃料电池现状和未来J.电源技术，1998，22（5）：216-221.【6】傅家骥等.工业技术经济学（第三版）M.北京：清华大学出版社,【7】RichardB.Ferguson.ApolloFuelCellpowerSystemProcJ.23rdPowerSourcesConf,1969,11-13.【8】DonaldS.Cameron.TheFifthGroveFuelCellSymposiumJ.PlatinumMetalsRev.1997,41:171-175.【9】王信禧,孟黎清.燃料电池的历史与现状J.电力学报,2002,17(2):99-104.【10】孟光耀.陶瓷膜燃料电池研究进展与展望J.中国科学技术大学学报,2008,06-0576-18.【11】衣宝廉.燃料电池高效、环境友好的发电方式M.北京:化学工业出版社，2000.【12】胡骅，宋慧.电动汽车用燃料电池J.世界汽车，2000，10（1）：10-12【13】谢小峰，范星河.燃料电池技术M.北京：化学工业出版社，2004【14】胡骅，宋慧.电动车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-