简析燃料动力电池的发展历史

燃料动力电池研究

燃料动力电池的发展

燃料动力电池是一个独立的发电厂。它的出现和发展基于电化学、电催化、电极过程动力学、材料科学、化学过程和自动化。自1839年格罗夫发表世界上第一份有关燃料动力电池的报告以来，已经过去了160多年。从技术角度看，我们认识到新概念的出现、发展和完善是燃料动力电池发展的关键。例如，燃料动力电池以气体作为氧化剂和燃料，但气体在液体电解质中的溶解度很小，导致电池的工作电流密度很低。因此，提出了多孔气体扩散电极和电化学反应三相界面的概念。多孔气体扩散电极的出现为燃料动力电池的实际应用供应了必要的条件。为稳定三相界面，采用双孔结构电极，在电极上加入具有疏水性的材料，如聚四氟乙烯，制备成键合疏水电极。为燃料动力电池固态电解质膜,如质子交换膜燃料动力电池和固体氧化物燃料动力电池,为了建立一个三相电极接口,离子交换树脂或固体氧化物电解质材料混合到electrocatalyst实现三维电极。

材料科学是燃料动力电池发展的基础。一种性能优良的新材料的发现及其在燃料动力电池中的应用将推动燃料动力电池的快速发展。例如，石棉薄膜的发展及其在碱性电池中的成功应用，保证了石棉薄膜碱性氢氧燃料动力电池在航天飞机上的成功应用。熔融碳酸盐中稳定偏铝酸锂分离器的研制，加速了熔融碳酸盐燃料动力电池兆瓦级实验电站的建设。随着氧化钇稳定氧化锆固体电解质分离器的发展，固体氧化物燃料动力电池成为未来燃料动力电池弥散电站的研究热点。全氟磺酸质子交换膜的出现促进了质子交换膜燃料动力电池研究的复兴和迅速发展。

20世纪60年代以前，由于水力发电、火力发电和化学电池的迅速发展和进步，燃料动力电池已经处于理论和应用的基础研究阶段，重要是有关概念、材料和原理。燃料动力电池的突破重要是科学家的工作。20世纪60年代，由于载人飞船对大功率、高比功率和高比能量电池的迫切需求，燃料动力电池引起了一些国家和特种部门的高度重视。正是在这样的背景下，美国引进了培根技术，成功的阿波罗飞船上的重要动力源培根型中温氢氧燃料动力电池。20世纪90年代以来，为了实现可持续发展，保护地球，造福子孙后代，人类越来越关注环境保护问题。基于质子交换膜燃料动力电池的快速发展，以其为动力的各种电动汽车已经被开发出来，除了成本高之外，其性能可以与柴油机车相媲美。因此，燃料动力电池电动汽车成为美国政府和大型汽车公司关注和竞争的焦点。

从投资的角度来看，之前燃料动力电池投资的发展重要依赖于政府，而现在公司已经成为燃料动力电池的发展，尤其是燃料动力电池电动汽车的投资主体。世界上所有的重要汽车公司和石油公司都参与了燃料动力电池汽车的开发。在短短几年的时间里，已投入约80亿美元开发了41种燃油电动汽车，其中包括24种客车、9种城际巴士和3种轻型卡车。今年，美国宣布了一项25亿美元的燃料动力电池汽车发展计划，其中15亿美元来自州政府，10亿美元来自三大汽车巨头。