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&想问限制PEMFC质子交换膜燃料电池性能的主要原因是什么？
想问限制PEMFC质子交换膜燃料电池性能的主要原因是什么？
作者 wisdombanana
想问限制PEMFC质子交换膜燃料电池性能的主要原因是什么？是氧的反应速度？是氢的反应速度？提供燃料的速度还是电池多余热能排走的速度？个人倾向氧的反应速度，想问下是不是，谢谢了。
我不知道到底是不是，但这么晚了，你不睡，熬坏了怎么办？
可以说你说的那几种情况都有影响！！！但是具体哪一种影响最大，要具体分析！！！
主要是阴极反应速度太低，也就是氧气还原的反应速率低。
我认为质子交换膜（MEA）的各项性能指标才是最主要因素，特别是电导率，其次才是氧的反应速度、氢的反应速度。
引用回帖:: Originally posted by alice6845 at
我认为质子交换膜（MEA）的各项性能指标才是最主要因素，特别是电导率，其次才是氧的反应速度、氢的反应速度。 你是研究燃料电池的？可否加个Q()号，一起探讨哈，
引用回帖:: Originally posted by 司马ENF at
主要是阴极反应速度太低，也就是氧气还原的反应速率低。 你是研究燃料电池的？可否加个Q()号，一起探讨哈
LZ,你是研究燃料电池的？可否加个Q()号，一起探讨哈
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与700万科研达人随时交流年中国质子交换膜燃料电池行业市场现状及发展趋势分析（图）_中国产业信息网
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年中国质子交换膜燃料电池行业市场现状及发展趋势分析（图）
& & 产业信息网发布的《》显示，近几年我国燃料电池的研究开发取得了进展，特别在质子交换膜燃料电池方面，达到或接近了世界水平；在熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池技术等方面也取得一些进展。但在总体上，我国燃料电池仍处于科研阶段，与国外相比，水平较低。发达国家都已将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，并取得了许多重要成果，各等级的燃料电池发电厂相继建成，即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车动力。我国应集中研究力量，加大投入，大力推动燃料电池发电技术的研究开发和应用工作。燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，可以用天然气、石油液化气、煤气等作为燃料。也是煤炭洁净转化技术之一。按电解质种类可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、再生氢氧燃料电池（RFC）、 直接醇类燃料电池（DMFC），还有如新型储能电池、固体聚合物型电池等。 & &&氢和氧气是燃料电池常用的燃料气和氧化剂。此外，CO等一些气体也可作为MCFC与SOFC的燃料。从长远发展看，高温型MCFC和SOFC系统是利用煤炭资源进行高效、清洁发电的有效途径。我国丰富的煤炭资源是燃料电池所需燃料的巨大来源。 & &&燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。人们预测，燃料电池将成为继火电、水电、核电后的第四代发电方式，它将引发21世纪新能源与环保的绿色革命。& &&国际产业技术环境的影响& &&自2014年丰田汽车宣布将量产燃料电池汽车Mirai以来，全球范围又掀起新一轮关于燃料电池汽车和纯电动汽车孰是孰非的热议。与此同时，国内舆论也不乏对中国以纯电驱动为新能源汽车战略取向提出质疑，一些协会和学会还组织行业专家就燃料电池汽车技术走向等问题开展了研讨。& &&从全球发展趋向看，一些汽车大集团正在调整新能源汽车技术路线，加快研发燃料电池汽车；经过长期稳步的支持，国外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性（如低温启动性能）取得了重大突破；陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车已进入技术与市场示范阶段。同时，企业间盛行燃料电池汽车发展联盟，目前已形成丰田和宝马、戴母勒/福特和雷诺-日产、本田和通用公司三大技术联盟；建立技术联盟无外乎有两点考虑，一是技术上的互补和大幅降低各自研发成本；二是共享关键部件的供应商资源。中国作为世界燃料电池和氢能技术重要力量，积极参与国际合作与分工，参与了例如欧盟第七框架计划、联合国环境署和各国政府间合作协议的项目，有关机构与德国、日本、英国、加拿大、欧盟、美国、韩国等国家和组织联合成立了国际氢能合作组织，交流和共享学术资源和信息。上汽集团和国内一些汽车集团也与跨国汽车公司签订了包括燃料电池汽车在内的前瞻技术战略合作协议。& &&2 中国燃料电池汽车技术发展概况& &&早在2000年，国家科技部就开始对燃料电池汽车基础技术的研发给予支持。国家《节能与新能源汽车产业发展规划（年）》技术路线中明确：燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。以后，同济大学和清华大学等四所大学、中科院大连物理化学研究所以及十几家汽车企业共同发起成立了&中国燃料电池汽车技术创新战略联盟&，旨在集中燃料电池汽车研发和生产优势力量，早日攻克相关核心及瓶颈技术。 & &&从发展面上看，中国燃料电池汽车技术与日、美、欧比有相当的差距，2020年之前可能不具备商业化条件，即产品基本处于样品开发的准备阶段，工程化开发还处于起步阶段；就续驶里程、耗氢量、低温性、寿命等可比的关键技术指标看，与丰田汽车等领先企业至少有30%以上差距；燃料电池电堆、高性能储氢罐的产业化条件尚不具备，而且国家层面目前还没有加氢站建设规划。从点上看，上海市作为发展新能源汽车的重要城市，已形成了较完整的氢燃料电池汽车的生态环境和研发链条；产业龙头在技术和资金上投入较大，已具备较好的产业发展基础和产业竞争力；上汽集团有约300人的研发团队，近几年每年投入约1亿元的研发费用，已形成一定的电堆、燃料电池系统开发能力；2014年上汽自主品牌燃料电池轿车在10000km行程的全国巡游项目中经受了考验；在第13届北京国际汽车展览会上展示了基于荣威950平台的上海牌燃料电池汽车；在2014年必比登挑战赛中获燃料电池等小组第一名。& &&3 中国燃料电池汽车产品研发情况& &&在燃料电池汽车整车产品研发上，中国研制的&超越&系列、&上海牌&、&帕萨特&、&奔腾&、&志翔&等燃料电池汽车经受住了高温、大规模、大强度的示范考核，成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会；燃料电池汽车研发取得重要进展，基本掌握了整车、动力系统与关键零部件的核心技术;建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台;形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系，以及具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。目前，燃料电池汽车虽在整车动力性、续驶里程、燃料电池发动机功率等方面与国外存在一定差距，但在储氢容量上，上汽集团基于荣威950 平台的上海牌燃料电池汽车已使用70 MPa 储氢瓶，这与国外达到同一水平。此外还有其它的企业也在开展燃料电池汽车的一些基础技术研究。& &&4 各地骨干企业对燃料电池汽车关键技术的研发& &&（1）燃料电池汽车系统。上汽集团拥有专业的研发团队负责燃料电池汽车系统研发，其控股的上海新源动力股份有限公司、合并的上燃动力公司等均为国内领先的燃料电池系统零部件企业。上汽集团的燃料电池系统技术水平领先于国内其他企业，但其可靠性、耐久性、低温启动等性能指标与国际先进水平相比存在一定差距。& &&（2） 燃料电池汽车电堆。依托上汽集团及其控股企业，燃料电池汽车电堆的研发已有初步发展。上海神力科技有限公司为燃料电池汽车电堆主要生产企业；紧邻上海嘉定区的昆山弗尔赛能源有限公司在燃料电池电堆领域的研发水平较为领先，同时还与同济大学、国家燃料电池工程研究中心等开展合作研发。大连新源与上汽集团合作研发燃料电池电堆已初具成果，但可靠性、耐久性、低温启动等性能指标与国际先进水平相比也存在一定差距。& &&（3） 储氢装置。目前，35 MPa 车载供氢系统的车载高压储氢罐实现了国产化，且具有一定的批量生产能力；技术水平与国外先进水平相当，制造成本仅为国外的60%左右。但在系统关键阀组件的研制上差距较大；上汽集团目前基本掌握了70 MPa高压储氢和加注系统关键技术，并实现高压储氢罐等部件国产化开发，以进一步提升未来燃料电池汽车续驶里程水平。& &&5 燃料电池汽车在研发中存在的问题& &&我国自主研发的燃料电池汽车在车型开发、整车动力性、续驶里程、燃料电池发动机功率等方面与国外存在一定的差距（表1），在等效燃料经济性水平和车辆噪声水平与国外基本处于同一水平。燃料电池整车集成技术水平比较资料来源：公开资料整理& &&燃料电池汽车整车技术发展& &&在燃料电池汽车车型平台开发方面，国外已由基于传统车辆平台改造形成燃料电池汽车模式走向为燃料电池汽车打造全新整车平台阶段。在国内，以上汽集团、上海大众、一汽、长安、奇瑞等公司为代表开发的燃料电池轿车均基于传统内燃机车辆进行改制，尚未掌握燃料电池汽车专用车身开发、底盘开发、底盘动力学主动控制等关键技术，与国外存在较大差距。& &&在车辆动力性能方面，主要受限于燃料电池功率输出水平和整车集成及轻量化技术水平，我国燃料电池汽车整车加速性能明显低于世界主流燃料电池汽车加速性能。& &&在车辆续驶里程方面，到目前为止，我国基本掌握了35MPa高压储氢和加注系统关键技术，实现高压储氢罐等部件国产化开发，但某些关键阀门、传感器还依赖进口；70MPa氢气存储关键技术和关键部件仍然处在研发阶段，直接制约了我国燃料电池汽车续驶里程提高。& &&燃料电池汽车是一个&机-电-液-氢&相互耦合作用复杂系统，是一个依赖机械、化工、电力电子、材料等工业基础的复杂系统，是一个涉及车辆工程、机械工程、材料工程、管理工程、信息工程、交通工程等多学科交叉融合的系统，是一个涉及基础科学研究、前沿技术开发和新技术应用的科学技术问题综合体。鉴于我国的机械、化工、电力电子和材料工业基础相对薄弱，应发挥举国体制优势，从国家层面整合资源，聚焦重点，突破燃料电池汽车关键技术：& &&（1） 适合燃料电池汽车动力系统技术平台的全新结构整车平台；& &&（2） 燃料电池汽车动力系统平台柔性模块化技术及其关键零部件开发；& &&（3） 燃料电池发动机寿命、可靠性和环境适应性研究；& &&（4） 低铂、非铂燃料电池电堆研发；& &&（5） 氢能基础设施关键技术及安全风险评估；& &&（6） 燃料电池汽车商业化推广模式与市场培育。& &&燃料电池汽车市场的真正启动必须同时具备三个条件：车辆成本大幅降低；市场因素（如高油价等）推动或政府政策为零排放车辆提供明显优惠；加氢网络建设足以满足燃料电池车辆日常的使用需求。而与纯电动汽车比较，目前燃料电池汽车成本仍然很高，仅燃料电池系统成本就相当于一辆纯电动汽车。市场因素和加氢网络建设方面应与国家能源战略相关。& &&6 中国燃料电池汽车技术发展趋势& &&（1）燃料电池汽车是终极环保汽车得到一定认可。正如IEA预测，2030年以前，全球新能源汽车市场仍将以插电式汽车、纯电动汽车为主，2030年燃料电池汽车在世界汽车销量中的比重约为2-3%。年,插电式汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车发展顺序和市场格局保持不变，但燃料电池汽车占比将提高到15%左右。& &&（2）国内燃料电池汽车推广面临重大障碍。以燃料电池汽车Mirai为例，其在日本销售享受补贴后，价格相当于高档汽油车（约人民币28万元），但仍高出同级别汽油车价格一倍多。燃料电池汽车的推广在我国也同样面临基础设施问题，目前建设一座加氢站要投入1500万元人民币，如无相当数量的在用车辆，加氢站无法盈利和维系运行。还有氢源问题，氢同电一样是二次能源，至今仍主要来源化石燃料，如果不能广泛利用低成本光伏、生物等电解的氢，燃料电池汽车作为绿色环保汽车将遭质疑。& &&（3）中国燃料电池汽车的困惑。近年来，国内燃料电池汽车发展水平与先进国家相比差距在加大，主要体现在：燃料电池总体上处于工程化开发阶段，功率特性、冷启动、可靠性等主要技术性能指标与世界标杆产品比还有很大差距；关键技术领域所拥有的专利数目不多，技术标准未形成体系；成本居高不下，产品基本不具备商业化条件。中国技术和产业基础薄弱，资金和技术力量投入严重不足，技术链不完善，产业化能力较弱。除上汽集团外，大多数整车企业在燃料电池汽车方面没有开展实质性研发和产业化准备。& &&（4）中国燃料电池汽车的发展前景。首先，国家层面应进一步明确规划目标，如在2020年以前，燃料电池汽车要具备商品化能力，并加大示范运行和推广运用。以此目标为指引，在坚持新能源汽车以纯电驱动为主要技术路线的同时，要加大在燃料电池汽车发展方面的支持力度，鼓励有条件的企业积极参与，为产业化创造条件，推动建立和完善燃料电池汽车及相关技术标准体系，积极参与相关国际标准制定。同时，对加氢站的建设要有系统和长期的考虑，要有计划、有步骤地在公共交通领域、特大型城市开展示范运行；其次，有基础、有条件的企业要把燃料电池汽车作为长期战略，并切实加大投入；企业间应加强在车辆技术、关键零部件供应商培育等方面合作，加快工程化开发和产业化能力建设进程。同时，应加强国际合作和交流，力争以多种形式借助国际科研资源、产业资源，提高燃料电池汽车发展水平；第三，国内相关科研资源要向燃料电池汽车关键技术领域倾斜，强化基础研究，并会同整车、关键零部件企业共同开展工程化研究，集中力量攻克功率特性、寿命、冷启动、续驶里程、成本等难题。
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什么是氢能与质子交换膜燃料电池这种电池有什么特点?以及前沿发展情况.
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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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