第五章燃料电池之碱性燃料电池2.ppt

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LOGO,第五章,燃料电池,LOGO,碱性燃料电池,AlkalineFuelCells（AFC）,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.1.,概述,碱性燃料电池,（AFC）,是燃料电池系统中最早开发并获得成功,应用的一种。

美国阿波罗登月宇宙飞船及航天飞机上即采用碱,性燃料电池作为动力电源，实际飞行结果表明，,AFC,作为宇宙,探测飞行等特殊用途的动力电源已经达到实用化阶段。

在过去相当长的一段时期内，,AFC,系统的研究范围涉及不同,温度、燃料,等各种情况下的电池结构、材料与电性能等。

就电,池工作温度而言，,AFC,系统分中温型与低温型两种，前者以培,根中温燃料电池最为突出，它由英国培根,（F,T,Bacon）,研制，,工作温度约为,523K,，阿波罗登月飞船上使用的,AFC,系统就属于,这一类型。

5.2.,碱性燃料电池,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,低温型,APC,系统,的工作温度,低于,373K,，是现在,AFC,系统研究与开发的重点。

其应用目标是,便携式,电源及交通工具用动力电源。

在燃料电池系统中采用液体燃料是吸引各种商业用,户的有效途径之一。

因为液体燃料储运方便，易处,置,。

曾,经,考,虑,用,作,A,F,C,系,统,的,液,体,燃,料,有,阱,（,N,2,H,4,）、液氨、甲醇和烃类。

然而，由于,AFC,系统通常以,KOH,溶液作为电解质，,KOH,与某些燃料可能产生的化学反应使得,AFC,几,乎不能,使用液体燃料。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,液体燃料在进入,AFC,电池堆之前必须进行预处理。

阱（,N,2,H,4,）在,AFC,阳极上易分解成氢气和氮气，其,电极反应可能是：

实验结果表明，以阱为燃料的,AFC,电性能与氢氧,AFC,电性能差不多相等。

有人认为这两种燃料的,电化学过程实际上是相同的，,阱仅仅起到氢气源,的作用。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,阱在,AFC,阳极表面分解的同时还可能产生对电极性能,有害的,氮,。

在阱电池中，电解液是连续循环的，并在循环过程中,添加水合阱使浓度大体上维持恒定，这种循环也有助,于除去电池工作中产生的氮气。

排出的氮气中会带定,一些阱蒸汽，由于阱有毒且易爆，故须使废气通过乙,醛或硫酸以除去其中的阱。

电池反应产生的水也大部,分随氮气一起排出。

电池的氧化剂曾采用纯氧、空气或,H,2,O,2,等。

若以空,气代替纯氧，会大大增加排出气体中氮气的流量，使,电池输出功率显著降低。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,在五六十年代，阱,-,空气燃料电池曾作为军用电源大,力开发。

这种电池,最主要的缺点是阱具有极高毒性、,价格昂贵,。

而且，这种电池系统需要大量辅助设备，,这不仅需要消耗电池所产生功率中的相当大一部分，,而且在电池正常工作前必须启动这些辅助设备。

因,此，尽管在理论上阱氧化产生的能量比大多数其他,燃料要大得多，但阱电池在商业上似乎不大可能有,什么重要用途。

到了,70,年代，阱,-,空气燃料电池基本上停止了研究。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,除了阱,-,空气燃料电池，曾研究过的,AFC,系统还有氨,-,空气燃料电池。

从长远的眼光来看，阱、液氨作为,AFC,的燃料是不,可行的。

目前，最具潜力的液体燃料是烃类、甲醇等。

下面主要讨论以氢、烃为燃料的,AFC,系统。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.2.,原理与特点,5.2.2.1.AFC,的原理,：

AFC,采用有限电解质溶液的措施来维持稳定的三相,界面。

通常，电解质采用,30,一,45,的,KOH,溶液。

与,PAFC,不同的是，在电解质内部传输的离子导体为,OH-,，,由于阳、阴极的电极反应不同，所以在阳极一侧生成,水。

下图为,AFC,的基本工作原理图。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,图,2,1,碱性,燃料电池电化,学反应,AFC,的燃料有,纯氢,（用碳纤维增强铝瓶,储存）、,储氢合金和,金属氢化物,。

AFC,工,作时会产生水和热量，,采用蒸发和氢氧化钾,的循环实现排除，以,保障电池的正常工作。

氢氧化钾电解质吸收,CO,2,生成的,碳酸钾,会,堵塞电极的孔隙和通,路，所以氧化剂要使,用纯氧而不能用空气，,同时电池的燃料和电,解质也要求,高纯化,处,理。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,碱性燃料电池是以,强碱为电解质,，氢为燃料，氧为氧化剂的燃料电池，,在阳极，氢气与碱中的,OH,在电催化剂作用下，发生氧化反应生成水和电子：

H,2,+2OH,-,2H,2,O+2e,-,E,0,=,0.828v,氢电极反应生成的电子通过外电路到达阴极，在阴极电催化剂的作用下，,参与氧的还原反应：

1,2O,2,+H,2,O+2e,-,2OH,-,E0,0.401v,生成的,OH,通过饱浸碱液的多孔石棉膜迁移到氢电极。

为保持电池连续工作，除需与电池消耗氢气、氧气等速地供应氢气、氧气,外，还需连续、等速地从阳极,排除电池反应生成的水,，以维持电解液浓度的,稳定；排除电池反应的,废热,以维持电池工作温度的稳定。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.2.2.,特点,由于,AFC,的工作温度在,373K,以下，电池,本体,结构材料选择广泛,。

可以使用低廉的,耐碱塑料,。

这些材料可用注塑成型工艺，使电池造价降低。

从耐电解液性能方面来看，可以不用贵金属铂系,催化剂。

例如，阳极可采用,镍系催化剂,，既降低,成本又能获得机械强度高的结构。

阴极可采用,银,系催化剂。

AFC,在室温下操作，瞬间便能输出部分负荷，,5,分钟内便可达到额定负荷。

低温下氧还原时，,电,极极化损失小。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,采用,KOH,等碱性溶液作电解质的不利之处是，,电池对燃料气中,CO,2,十分敏感，一旦电解液与含,CO,2,的气流接触，,电解液中会生成碳酸根离子，若,含量超过,30,，电池输出功率将急剧下降。

因此，对含碳燃料,AFC,系统中应配,CO,2,脱除装,置。

另外，为了保持电解质浓度需进行适当控制，,导致系统复杂化。

由于,AFC,工作温度低，电池冷,却装置中冷却剂进出口温差小，冷却装置需有较,大体积，,废热利用,也受到限制。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.3,电池系统基本构成,5.2.3.1,电池结构,电池结构大致分为使电解液保持在多孔质基体中,的,基体型,和,自由电解液,型。

基体型,AFC,具有调节增减电解液用量的储液部件，,装有冷却板并构成叠层结构。

典型的电解液保持体材料有,石棉膜,。

早期的,AFC,系统多采用,饱吸,KOH,溶液的石棉膜作电解质隔膜,，,由美国爱立斯,查默尔斯,（A11is,Chalmers）,公司率,先研制，并已应用于航天飞机的燃料电池中。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,石棉膜在,KOH,溶液中有一定程度的侵蚀。

下图为静态排水的氢氧隔膜型碱性燃料电池单体示意图,。

静态排水的氢氧隔膜型燃料电池,单体示意图,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,自由电解液型,AFC,系统是近年来着重研究的电池类,型。

该系统内设电解液循环系统，可以在电池外部,冷却电解液和蒸发水分，而且既容易适应液体体积,变化，也容易进行电解液交换。

自由电解液型,AFC,单电池结构如图所示。

碱性燃料电池结构示意,图（自由电解质型,）,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,将电极以电解液保持室隔板的形式粘结在塑料制,成的电池框架上，然后再加上镍制隔板即构成单,电池。

气体及电解液通道的密封材料采用橡胶垫圈。

采,用氢气循环法除水时，氢电极背面的多孔镍制隔,板起到电解液贮存槽的作用，以调节由于温度及,浓度变化而引起的电解质溶液的体积变化。

为了,达到实用电压，可象板框压滤机那样将多个单电,池串联成电池准。

有时，还需要在两个单电池间,设置一块冷却板，在冷却板内通冷却剂除热。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.3.2,电极与催化剂及制备工艺,电极的结构形式及其制备方法与选用的电极催化,剂密切相关。

与,PAFC,不同，,AFC,不仅可采用贵金,属催化剂，也可选用非贵金属催化剂,。

对于贵金属,催化剂，铂或铂合金等以颗粒状形式沉积于碳载体,上或作为镍基金属电极的一部分。

对于非贵金属催,化剂，常采用,朗尼,（Raney）,镍粉末作阳极催化剂,，,而,阴极催化剂为银基催化剂粉末,。

朗尼电极不一定局限于镍，可以是朗尼,银、朗尼,铜等金属电极。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,1.,电催化剂,选择碱性燃料电池,电催化剂,时，首要条件有两个：

一是电催化剂对氢的电化学氧化和氧的电化学还原的催,化活性；二是在浓碱中电催化剂于电极工作电位范围内,的稳定性。

对于培根型中温（约,200,度）碱性燃料电池，多采用,双孔结构的镍电极,，及用,镍作为电催化剂,。

而对于采用,PTFE,粘结型多孔气体扩散电极的碱性燃料电池，由于在,航天应用中要求高比功率与高比能量，为达到高电催化,活性，多采用将,贵金属（例如铂）催化剂分散到碳基体,上，形成具有催化活性的电极。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,2.,电极结构与制备工艺,1,）,双孔结构电极,培根采用,朗尼,合金制备,双孔结构电极,，其粗孔层孔径,30,m,，细孔层,孔径,16,m,，电极厚度约为,1.6mm,。

粗孔层内充满反应气体，细孔层内填,满电解液。

细孔层的电解液浸润粗孔层，液气界面形成并发生电化学反应，,离子和水在电解液中传递，而电子则在构成粗孔层和细孔层的,朗尼,合金,骨,架内传导。

电池工作时，只要控制反应气与电解液压差在一定范围内，双孔结构电极,可以满足多孔气体扩散电极的要求，并保持反应界面稳定。

为,提高双孔电极的电催化活性,，可将高催化活性的组分引入双孔电极粗,孔层，例如用氯铂酸或硝酸银溶液浸渍双孔电极粗孔层，再用还原剂如水,合肼还原，即可制备出,粗孔层表面担有高电催化活性组分,的双孔结构电极。

这种双孔结构电极只适用于低温燃料电池。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,在水溶液电解质中，某些含有各种电催化剂的活性炭等材料可被浸润，,同时又是电的良导体。

这样的材料可提供,电子导电与液相传质的通道,，但它,无法提供反应气传递的气体通道。

加入,PTFE,等疏水物质，由于其疏水特性，,可在电极中形成气体通道,。

疏水剂的加入除了提供气体通道之外，还有一定,粘合作用，可使分散的电催化剂聚集体牢固结合。

这种电催化剂与疏水剂构,成的电极就是,粘合型气体扩散电极,。

2,）,疏水的粘合型电极,这种气体扩散电极可简单地视为微观尺度上相互交错的双网络体系。

由,疏水剂构成的疏水网络为,反应气的进入,提供了电极内部通道；由电催化剂构,成的另一亲水网络可为电解质所完全润湿，从而提供电子与液相离子传导通,道，并在电催化剂上完成电化学反应。

这种电极由于电催化剂外液膜很薄，,其极限电流很高。

电催化剂是一种高分散体系，只要确保电解液一定的浸入,深度，这种电极就能具有较大的真实表面积，既具有高的反应区。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,3,石棉膜,AFC,的隔膜材料是石棉膜。

在石棉膜型碱性燃料电池中，饱浸碱液的石,棉膜的作用有二，一是利用其,阻气功能,，分隔氧化剂和还原剂；二是为,OH,-,的传递,提供通道,。

石棉的主要成分为,氧化镁和氧化硅（分子式为,3MgO.2SiO,2,.2H,2,O,）,，具有,均匀的孔结构，为电子绝缘体。

长期在浓碱的水溶液中浸泡，其酸性组分,与碱反应生成微溶性的硅酸钾。

为减少石棉膜在浓碱中的腐蚀，可在石棉纤维制膜前用浓碱处理，也可,以在涂入石棉膜的浓碱中加入百分之几的,硅酸钾,，抑制石棉膜的腐蚀，减,小膜在电池中因腐蚀而导致的结构变化。

因为石棉对人体有害，而且在浓碱中缓慢腐蚀，为改进碱性燃料电池的,寿命与性能，已成功,开发钛酸钾微孔隔膜,，并已成功地用于美国航天飞机,用碱性燃料电池中。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,4,双极板,在碱性燃料电池工作条件下，性能稳定、比较廉价的双极板材料是,镍和,无孔石墨板。

作为航天电源，要求具有高的质量比功率和体积比功率，因此多采用厚,度为毫米级的,镁、铝等轻金属,制备双极板。

如美国用于航天飞机的动态排,水石棉膜型碱性燃料电池既采用,镁板镀银或镀金,作双极板。

对地面和水下应用，可采用,无孔石墨板或铁板镀镍,作双极板，用腐蚀加,工工艺制备点状或平行沟槽流畅，再镀镍作为碱性燃料电池双极板。

起支撑、集流、分割氧化剂与还原剂作用并引导氧化剂和还,原剂在电池内电极表面流动的导电隔板通称为双极板。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.3.3,电池的排水与排热,由单电池构成的电池堆要达到稳定、连续运行，,必须解决气流分布问题，确保每个单电池均能获得,充足的燃料与氧化剂。

与此同时，还应正确解决电,池的排水问题，即将电池堆电化学反应生成水迅速,地排出电池堆，且尽量保证每个单电池能在比较一,致的电解液浓度下工作。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,1,）,电池的排水,对于碱性燃料电池，常用排水方法有动态排水与静态,排水两种。

（1）,动态排水,：

动态排水法又称,氢循环排水法,。

其原,理是用泵循环氢气，将水蒸气带出电池，然后在冷凝,器中将水蒸气冷疑，回收氢气。

由于水蒸气的气相扩,散和蒸发与冷凝速度均较快，因此，排水速度由氢循,环量、电堆工作温度和冷凝器工作温度确定。

（2）,静态排水,：

原理是在氢气腔背面加一块饱吸,KOH,的排水膜,（,该膜内吸饱的,KOH,电解液浓度比电解质隔,膜内的要浓一些膜的另一侧是水腔,）,，在多孔阳极,内部电化学反应生成的水汽化，靠浓差迁移至排水膜,燃料腔一侧并冷凝，然后靠浓差迁移通过排水膜，,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,在排水膜水腔侧减压蒸发，借压差进入冷凝器冷凝、,回收。

与动态排水一样，因水的蒸发、冷凝与气相扩,散速度均较快，所以整个排水速度由水在排水膜内迁,移速度决定。

静态排水控制条件比动态排水少，而且不受气流分,布影响，没有运动部件，但是，它要在电池堆内增加,一个水腔与一块排水膜，不仅制作工艺复杂，而且必,然增加电堆重量。

因此，要根据具体应用条件来选取,排水方法。

对于航天用的,AFC,系统，因有宇宙这一巨大真空源，,采用静态排水法可能比较有利。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,2,排热,碱性燃料电池在放电过程中有热量产生，为了使电,池工作温度维持在一定范围内，必须,排除多余的反,应热,。

排热过程通常与排水过程相结合，特别是在,动态排水时，可借助气体或电解质循环而将电池余,热带出电池堆。

电解质溶液循环排热,是利用泵将电解液泵出电池堆，,使电解液通过热交换器，电解液与冷却剂进行热交,换后再与新鲜电解液混合后进入电池堆循环使用。

在,AFC,电池堆中，每隔几个单电池就要设置一冷却,循环构成排热系统。

一般的,氢,-,氧燃料电池均采用此,排热方式,。

然而，对于氢,-,空气燃料电池，,E1eno,采,用空气循环与电解质循环两种排热方式。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.4,电池运行特性,燃料电池系统的电化学特性优劣可用比能量来判别。

电池比能量的物理意义是电池单位质量或单位体积,所能输出的电能。

它有两种表达方式，一种叫,质量比能量,，以单位质,量电池输出的功率,（kw/kg）,表示；另一种叫,体积比能,量,，以单位体积电池输出的功率,（kw/L）,表示。

比能量的大小与电池堆及其辅助设备的质量或体积,有关。

电池堆对比能量的贡献与,电池工作电流密度、,输出电压直接相关。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,电池运行寿命,是电池性能的另一重要指标。

在不同,的应用场合，对,AFC,系统的使用寿命要求不尽相同。

在某些特殊场合，如航天飞机和火箭系统，,AFC,运,行寿命达到,5000h,甚至仅有,1000h,已经足够；而对于,另一些场合，如便携式电源及汽车电源等，要求,AFC,运行寿命在,25000h,以上；对于电站系统中的,AFC,电池堆，其运行寿命应在,40000,h,以上。

AFC,电池堆的性能及其稳定性受,诸如电极组成,（,电催化剂负载量,）,、氧化剂,（O2,或空气,）,、工作温度、,工作压力及电解液中,KOH,浓度等因素影响。

有关电极与催化剂的作用已在前面讲述过。

这里，,仅就氧化剂、工作温度与工作压力对电池运行特性,的影响作简单描述。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,1,）氧化剂对,AFC,运行特性的影响,碱性燃料电池可采用,O,2,或空气,作氧化剂。

美国国际燃料电,池公司,（IFC）,与德国,Siemens,贴主要研究碱性,H,2,-O,2,燃料电池。

而,Elenco,研究的,AFC,系统则多采用空气作氧化剂。

后者研制,的碱性,H,2,-,空气燃料电池同时可用,O,2,作氧化剂。

据报道，,E1enco,公司的,碱性,H,2,-,空气燃料电池若改用,O,2,作氧化剂，在,相同操作条件下，电池堆电流密度,（,输出电压不变,）,可增加约,50,。

相反，若将空气直接用于碱性,H,2,-O,2,燃料电池系统则,会遇到很多麻烦,。

究其原因是,H,2,-O,2,燃料电池中的电极无法,适应空气中存在的,N,2,，且对于空气中杂质，特别是,CO,2,更加,敏感。

在,AFC,系统中究竟采用,O,2,还是空气作氧化剂，要视其,具体用途而定。

对于航天与国防,（,潜艇,）,方面应用的,AFC,系统，,O,2,是唯一的选择。

而作为商业应用的,AFC,系统，如电动汽车,动力电源、小型燃料日池电站等，基于安全性与价格等因素，,采用空气作氧化剂比较合适。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,2,）工作温度对,AFC,运行持性的影响,由于低温条件下的,KOH,溶液就具有良好的离子导电率，因此，,AFC,电堆在常温下工作时的输出功率就能达到额定工作温度,（,约,343K）,时的一半。

当电池工作温度由室温升至,323-333K,时，电池,输出功率随工作温度增加而呈线性增大,。

若进一步提高电池工作,温度，电解质中,KOH,浓度的影响因素必须加以考虑。

Elenco,公司,的研究表明，对于常压型,H,2,-,空气燃料电池，电解质为,6,-7mol/L,KOH,溶液时的最佳电池工作温度范围是,343-353K,，而采用,8,9mol/L,的,KOH,溶液作电解质时，最佳工作温度为,363K,。

但是，当,电池工作温度升至,353K,以上时，提高工作温度对电池性能改进并,不十分明显。

从提高电池系统运行可靠性的角度分析，电池工作,温度不宜选得过高，比较适宜的工作温度范围是,353,563K,。

在众多,AFC,系统中，一个典型的特例是培根型氢氧燃料电池，,其工作温度约为,523K,。

当时培根采用,30,的,KOH,作电解液，由于,工作温度远远超过它的正常沸点，所以要加大工作压力,（,约,5MPa,来维持电解液的液体状态，使电池结构变得十分笨重。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,3,）工作压力对,AFC,运行特性的影响,从理论上讲，,提高系统工作压力有利于提高燃料电池性能,。

目,前，已经开发应用的燃料电池系统中，有相当一部分是在加压条,件下工作的。

美国国际燃料电池公司为航天飞机轨道器制造的碱性隔膜型燃料,电池，工作压力为,0.41MPa,。

对于,AFC,系统，工作压力由反应气体压力与碱腔压力来确定。

在,电池运行过程中，应使反应气体室,（,阳、阴极室,）,与碱腔之间保持一,定的压差。

但是压差不能过大，要避免气体室压力太大导致反应,气进入碱腔。

若阳、阴极室内,H2,、,O2,同时进入碱腔，电池系统将,会受到极大危害。

在阿波罗登月飞船用的燃料电池中，电池内腔按压力为,0.34-,0.36MPa,，氢气与氧气室压力为,0.41MPa,，反应气体室与碱腔之间,的压差为,0.049-0.069MPa,。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,4）,电池系统运行实例,Siemens,公司已研制出,6-7kW,加压式碱性氢氧燃料,电池堆。

7kw,电池堆由,70,个单电池组成，电池堆外,形尺寸为,245mm,24hnm,1025mm,，电池系统总,质量为,85kg,。

当电池工作电流密度为,420mA/m,2,时，,电池比能量约为,83W/kg,。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,5.2.5.AFC,技术发展,有关,AFC,技术开发课题是根据其不同应用背景进,行的。

AFC,系统的主要应用领域有：

（1）,航天飞行器,用动力电源；,

（2）,军事装备电源；,（3）,电动汽车用的动,力电源；,（4）,民用发电装置。

与其他类型的燃料电池一样，,AFC,系统的应用受,到,经济可行性与电池性能,两方面因家的制约。

电池,技术开发重点是,提高电池系统性能、降低电池造价,与操作费用、增强与其他燃料电他的竞争能力。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,1,）,提高电池性能,在,AFC,技术开发过程中，提高电池系统性能主要从以,下几个方面入手。

（1）,改进,AFC,电极结沟与电催化剂，提高电极比催化活性，,有效提高电池堆比能量。

（2）,开发性能稳定的电催化剂，提高电池性能的稳定性，,降低电池性能衰减速度，延良电池使用寿命。

（3）,简化,AFC,系统中的辅助设备，提高电池系统比能量。

（4）,采用先进的仪器设备对所有电池的组成构件进行有效,的质量控制，使整个,AFC,系统可靠性达到最优化。

中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,2,改善电池系统经济性,

（1）,降低电极中贵金属催化剂负载量，开发非贵金,属电极催化剂，减少电极材料费。

（2）APC,需要用纯氢作燃料，为扩大其应用范围，,必须改进氢气储存方式。

目前，贮氢合金材料的研究,取得可喜成果，这为,AFC,的贮氢问题提供了,一条新,的解决途径。

（3）,对于大功率,AFC,系统，必须开发流程简单、投,资少的燃料转化与分离技术，获得廉价的纯氢。

从当,前燃料电池技术发展趋势来看，由于,AFC,需用纯氢作,燃料，限制了,AFC,的应用范围和发展前景。

在,AFC,商业化过程中，燃料转化与分离费用的提高，使得,AFC,与其他燃料电池如,SOFC,，,MOFC,等的竞争力下,中南大学冶金科学与工程学院,中南大学冶金科学与工程学院,（3）,对于大功率,AFC,系统，氢气来源是多样化的，,包括天然气、甲醇、石油和煤等燃料。

必须开发,流程简单、投资少的燃料转化与分离技术，获得,廉价的纯氢。

从当前燃料电池技术发展趋势来看，,由于,AFC,需用纯氢作燃料，限制了,AFC,的应用范,围和发展前景。

在,AFC,商业化过程中，燃料转化,与分离费用的提高，使得,AFC,与其他燃料电池如,SOFC,，,MOFC,等的竞争力下降。

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AFC,优点：

1.,能,量,转,化,效,率,高,。

碱,性,燃,料,电,池,操,作,电,压,在,0.80.95,V,时，其电能转换效率可高达,6070%,。

这,是由于在碱性介质