质子交换膜燃料电池的性能及原理简析

随着人们对清洁能源的需求日益激增，燃料电池以高能量转化效率等优点迅速成为清洁、可持续发电能源的宠儿，其中质子交换膜燃料电池是已经发展起来的燃料电池中规模最大的一种，今天我们就来对质子交换膜燃料电池的性能及原理进行简单的介绍。

质子交换膜燃料电池简介质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuelcel，PEMFC）采用极薄的塑料薄膜作为其电解质，基本结构主要由质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板（又称双极板）组成。聚合物电解质膜被碳基催化剂所覆盖，催化剂直接与扩散层和电解质两者接触以求达到最大的相互作用面。

文章插图
质子交换膜燃料电池的基本结构
质子交换膜燃料电池的性能【质子交换膜燃料电池的性能及原理简析】PEMFC 除具有一般燃料电池的优点外，还有自身特有的性能。PEMFC噪音极小；寿命长；室温下工作，工作温度 60~80℃；启动十分迅速启动时间不到 5s；比功率大，输出功率可随时调整；可用空气作氧化剂，而不需纯氧。
PEMFC 效率极高，因不受“卡诺循环”的限制，PEMFC 能量转化效率高达 60%～80%，实际使用效率则是普通内燃机的 2-3 倍。PEMFC的燃料具有多样性，甲醇、乙醇、甲烷、天然气、含氢废气、纯気、轻油和柴油等均可成为其染料。
由于反应产物主要是水，无氮氧化物和硫氧化物二氧化碳的排放量很少，因此PEMFC无污染，十分清洁。
质子交换膜燃料电池的工作原理质子交换膜型燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells, PEMIFC）以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，铂/炭或铂-钉/炭为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板，工作温度一般在 60-80℃之间，最基本的 PEMFC 由三部分构成：膜电极组件、双极板、集流板。