燃料电池技术概念简述
2.1.1.技术简介
2.1.1.1.燃料电池原理
燃料电池是一种能量转换装置。它按电化学原理，即原电池（如日常所用的锌锰干电池）的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。
对于一个氧化还原反应，如：
[O]+ [R]→P
[O]代表氧化剂，[R]代表还原剂，P代表反应产物。原则上可以把上述反应分为两个半反应，一个为氧化剂[O]的还原反应，一个为还原剂[R]的氧化反应，若e-代表电子，即有：
[R]→[R]+ + e-
[R]+ +[O] + e-→P
[R] +[O]→P
以最简单的氢氧反应为例，即为：
H2→2H+ + 2e-
1/2 O2 + 2H+ +2e-→H2O
H2 + 1/2 O2→H2O
如图1-1所示，氢离子在将两个半反应分开的电解质内迁移，电子通过外电路定向流动、
贮罐中。当它工作时(输出电流并做功时)，需要不间断地向电池内输入燃料和氧化剂并同时排出反应产物。因此，从工作方式上看,它类似于常规的汽油或柴油发电机。
由于燃料电池工作时要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂,所以燃料电池使用的燃料和氧化剂均为流体,即气体和液体。最常用的燃料为纯氢、各种富含氢的气体（如重整气）和某些液体（如甲醇水溶液）。常用的氧化剂为纯氧、净化空气等气体和某些液体（如过氧化氢和硝酸的水溶液等）。
2.1.1.2.特点
(1) 高效燃料电池按电化学原理等温地直接将化学能转化为电能。在理论上它的热电转化效率可达85～90%。但实际上，电池在工作时由于各种极化的限制，目前各类电池实际的能量转化效率均在40～60%的范围内。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。
(2) 环境友好当燃料电池以富氢气体为燃料时，富氢气体是通过矿物燃料来制取的，由于燃料电池具有高的能量转换效率，其二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱除硫及其化合物，而且燃料电池是按电化学原理发电，不经过热机的燃烧过程，所以它几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。当燃料电池以纯氢为燃料时，它的化学反应产物仅为水，从根本上消除了氮的氧化物、硫的氧化物及二氧化碳等的排放。
(3) 安静燃料电池按电化学原理工作，运动部件很少。因此它工作时安静，噪声很低。实验表明，距离40千瓦磷酸燃料电池电站4.6米的噪声水平是60分贝。而4.5兆瓦和11兆瓦的大功率磷酸燃料电池电站的噪声水平已经达到不高于55分贝的水平。
(4) 可靠性高碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。
2.1.1.
3.分类
迄今已研究开发出多种类型的燃料电池。最常用的分类方法是按电池所采用的电解质分类。据此，可将燃料电池分为：碱性燃料电池，一般以氢氧化钾为电解质。磷酸型燃料电池，以浓磷酸为电解质。质子交换膜燃料电池，以全氟或部分氟化的磺酸型质子交换膜为电解质。熔融碳酸盐型燃料电池，以熔融的锂-钾碳酸盐或锂-钠碳酸盐为电解质。固体氧化物燃料电池，以固体氧化物为氧离子导体，如以氧化钇稳定的氧化锆膜为电解质。有时也按电池温度对电池进行分类，分为低温（工作温度低于100℃）燃料电池,它包括碱性与质子交换膜燃料电池。中温燃料电池(工作温度在100～300℃)，它包括培根型碱性燃料电池和磷酸型燃料电池。高温燃料电池(工作温度在600～1000℃)，它包括熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。
各种燃料电池的发展状态见表1-1。
表1-1 燃料电池的技术状态
类型电解质导电
离子工作温度燃料氧化剂技术状态可能的
应用领域
碱性燃料电池KOH OH-50~200?C 纯氢纯氧1～100KW
高度发展。
高效。
航天，
特殊地面应
用
质子交换膜燃料电池全氟磺酸膜H+ 室温
~100?C
氢气，
重整氢
空气1～300KW
高度发展。
需降低成本。
电汽车，
潜艇动力，
可移动动力
源
直接甲醇燃料电池全氟磺酸膜H+室温
~100?C
CH3OH
等
空气1～1000W
正在开发。
攻关：高活性醇氧
化电催化剂；阻醇
渗透质子交换膜；
微型电池结构。
微型移动动
力源
磷酸燃料电池H3PO4 H+ 100~200?
C
重整气空气1～2000KW
高度发展。
成本高，余热利用
价值低
特殊需求，
区域性供电
熔融碳酸盐燃料电池(Li,K)CO3 CO32- 650~700?
C
净化煤气
天然气
重整气
空气250～2000KW
正在进行现场实
验，需延长寿命
区域性供电
固体氧化物燃料电池氧化钇稳定
的氧化锆
O2-900~1000?
C
净化煤气
天然气
空气1～200KW
电池结构选择，开
发廉价制备技术。
区域供电，
联合循环发
电
2.1.1.4.应用
燃料电池是电池的一种，它具有常规电池（如锌锰干电池）的积木特性，即可由多台电池按串、并联的组合方式向外供电。因此，燃料电池既适宜用于集中发电，也可用作各种规格的分散电源和可移动电源。
以氢氧化钾为电解质的碱性燃料电池已成功用于载人航天飞行，作为Apollo登月飞船和航天飞机的船上主电源。证明了燃料电池高效、高比能量、高可靠性。
以磷酸为电解质的磷酸型燃料电池，至今已有近百台PC25（200kW）作为分散电站在世界各地运行。不但为燃料电池电站运行取得了丰富的经验，而且也证明燃料电池高度可靠性，可以用作不间断电源。
质子交换膜燃料电池可在室温快速启动，并可按负载要求快速改变输出功率,它是电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源的最佳候选者。
以甲醇为燃料的直接甲醇型燃料电池是单兵电源、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。
固体氧化物燃料电池可与煤的气化构成联合循环，特别适宜于建造大、中型电站，如将余热发电也计在内，其燃料的总发电效率可达70～80%。熔融碳酸盐燃料电池可采用净化煤气或天然气作燃料，适宜于建造区域性分散电站。将它的余热发电与利用均考虑在内，燃料的总热电利用效率可达60～70%。燃料电池的工作原理告诉我们，当燃料电池发电机组以低功率运行时，它的能量转化效率不仅不会像热机过程那样降低，反而略有升高。因此，一旦采用燃料电池组向电网供电，如今令人头痛的电网调峰问题将不复存在。
2.1.1.5.质子交换膜型燃料电池工作原理
质子交换膜型燃料电池（PEMFC）以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，铂/碳或铂-钌/碳为电催化剂，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。图4-1为PEMFC的工作原理示意图。
PEMFC中的电极反应类同于其它酸性电解质燃料电池。阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应
H2→2H+ + 2e-
该电极反应产生的电子经外电路到达阴极，氢离子则经质子交换膜到达阴极。氧气与氢离子及电子在阴极发生反应生成水
1/2 O2 + 2H+ +2e-→H2O
生成的水不稀释电解质，而是通过电极随反应尾气排出。
由图4-1可知，构成PEMFC 的关键材料与部件为：1)电催化剂。2)电极（阴极与阳极）。3）质子交换膜。4）双极板。
2.1.1.6. PEMFC 电池水管理
对PEMFC 电池组，水在氧电极生成，至今已开发出两种排水方法。 一是靠氧腔排放尾气吹扫方法将液态水排出，称为动态排水。二是靠多孔导水阻气材料的毛细力将电池生成的液态水导入水腔排出，称为静态排水。
● PEMFC 动态排水 在氧电极催化层生成水，通过氧电极的扩散层，在电极扩
散层表面以细小水滴形式存在，这些细小水滴在氧气的吹扫下，通过电池组共用管道与排放尾气一起排出电池组。为提高氧气的吹扫能力，在流场设计时应尽可能提高氧气在流场内的线速度，所以对PEMFC 电池组，多采用蛇形流场。以提高氧气的线速度。
● PEMFC 静态排水 静态排水需在电池组各节单池的氧电极侧增加一个水腔，
在氧气室与水腔之间加由多孔材料构成的流场板，多孔材料的平均孔半径应小于氧电极扩散层的平均孔半径，这样依靠毛细力将电化学反应在氧阴极生成水转移至多孔材料内，再依靠氧气室氧压与水腔循环冷却水的压差将水排入水腔。
● PEMFC 电池组反应气的增湿 用作PEMFC 全氟磺酸型质子交换膜的电导与其水
含量密切相关。当膜中每个磺酸根结合的水分子少于4时，膜已不能传导质子。因此对PEMFC ，必须采取措施，确保质子交换膜处于水的饱和状态，保持较高电导。 依据PEMFC 工作原理，水在氧电极（阴极侧）生成，研究证明水在MEA 内迁移有下述三种方式：①电迁移，水分子伴随质子从阳极向阴极电迁移，电迁移的水量与电流密度和质子水合数有关。②反扩散，由于PEMFC 水在阴极生成，在水浓度梯度推动下，水由阴极向阳极反扩散。反扩散的水量正比于水的浓度梯度和膜内水的扩散系数。③压力迁移，在PEMFC 运行中，一般阴极反应气（如氧气）工作压力高于阳极反应气（如氢气）的工作压力，在气体压力差推动下，水由阴极侧向阳极产生宏观流动，即压力迁移。压力迁移的水量正比于压力梯度和水在膜中的渗透系数，反比于水在膜中的粘度。
若进入电池的反应气不增湿，尤其在采用厚的Nafion 膜（如 Nafion117膜）时,由于在氧电极侧生成的水向氢电极侧反扩散的不足，易造成氢电极侧（特别是入口处）质子交换膜失水变干。当用空气作氧化剂时，由于通过电池的气量很大，氧电极入口处的质子交换膜亦会被吹干，造成电池的内阻大幅度上升，甚至难以工作。
因此，进入电池组的反应气必须进
行增湿处理。
至今对PEMFC电池组反应气增湿采用两类方法，一是内增湿，二是外增湿，对采用纯氢或纯氧为燃料和氧化剂的电池组，还可采用尾气循环增湿。正在开发的新技术是自增湿。
2.1.1.7.电池组的热管理
电池组热管理包括二方面内容，一是排出电池组废热，防止电池组内呈现热点，损坏电池组，保证电池组稳定恒温运行；二是有效利用排出电池组的废热，提高燃料利用率。
为防止电池组呈现热点应尽可能用导热良好的材料制备电池组的另部件，尤其是双极板和流场。至今一般用金属或石墨制作电池组的双极板和流场，在电池组不出现异常（如对PEMFC，由于排水不正常，氧电极被水淹或增湿失效，大部份膜失水；对MCFC，因盐流失导致电池局部微窜气等）电池组内不会出现热点。
由于燃料电池能量转化效率一般在40-60%之间，因此为保持电池组恒温运行必须排出60-40%废热，否则电池工作温度将爬升。为此，对中低温电池，依据实测单池传热系数，通常在电池组内每2-3节单池间加一块排热板，在排热板内通水、空气或绝缘油对电池组进行冷却，排出电池组废热。如对PAFC，最常用的是水冷。水冷又分沸水冷却与加压水冷却。采用沸水冷却时，电池的废热利用水的汽化潜热被带出电池。由于水的汽化潜热很大，所以冷却水的用量较低。而采用加压水冷却时，则要求水的流量较大。采用水冷时，为防止腐蚀的发生，对水质要求颇高。如水中的重金属含量需低于百万分之一，而氧的含量要达到十亿分之一以下。采用空气强制对流冷却，不但系统简单，同时操作也稳定可靠。但由于气体热容低，空气循环量大，消耗动力过大，通常仅适用于中小功率的电池组。采用绝缘油作冷却剂，其排热原理、结构和加压水冷却均相似，其优点是避免了对水质的高要求，但由于油的比热小于水，流量需要亦颇大。
对MCFC、SOFC等高温燃料电池，电池能量转化效率可达50-60%，有50-40%的废热需排出。若以烃类和天然气为燃料，还可采用内重整，因为重整反应为吸热反应，在电池组内实现重整吸热反应和燃料电池放热反应的耦合，此时为维持电池恒温运行，需排出废热约为直接以重整气为燃料时的一半。
对高温电池，尤其是SOFC，可采用反应气低利用率，利用反应气将电池组废热排出电池，电池反应尾气与反应气换热后进入燃气轮机，实现联合循环发电，提高总的热电转化效率。
2.1.1.8.燃料电池系统
燃料电池按电化学原理将化学能转化成电能,但是它的工作方式却与内燃机相似。它在工作时，即连续稳定地输出电能时，必须不断地向电池内部送入燃料与氧化剂（如氢气和氧气）。与此同时，它还要排出与生成量相等的反应产物，如氢氧燃料电池中所生成的水。目前燃料电池的能量转化效率仅达到40～60%，为保证电池工作温度的恒定，必须将废热排放出去。如有可能，还要将该热能加以再利用，如高温燃料电池可与各种发电装置组成联合循环，以提高燃料的利用率。
燃料电池的内阻较大。千瓦级质子交换膜型燃料电池组的内阻在100毫欧姆左右。高内阻的优点是它的抗短路性能好。但是，当负载大幅度变化时，其输出电压变化幅度也较大。因此，对于要求在负载变化时输出电压稳定的用户，需要加置稳压系统。
燃料电池与各种化学电池一样，输出的电压为直流。对于交流用户或需要和电网并网的燃料电池电站，必须将直流电转换成交流电，即需要电压逆变系统。
由上可知，燃料电池系统应包括①电池组，它是整个电池系统的心脏，承担将化学能转化成电能的任务；②燃料与氧化剂供给分系统；③电池组水热管理分系统；④输出电能的调整分系统，包括直流电压的稳定，过载保护和对交流用户，直流变交流的逆变分系统；⑤自
动控制分系统。因为燃料电池系统应是一台自动运行的发电设备，所以自控分系统的功能是对上述各分系统的关键控制参数进行检测、调整和控制，以确保电池系统稳定，可靠的运行。这一系统还应包括电池系统的启动,停车程序和故障时停车措施等。从硬件角度看，它由多种传感元件（如温度、压力传感器等）、执行元件（如多种电磁阀和减压稳压阀等）及执行控制的软件构成。
为提高燃料的利用率，必须对电池系统的废热加以再利用，即余热利用系统。尤其是对高温燃料电池，它的余热可与燃气轮机、蒸汽轮机构成各种联合循环，增加热电转换总效率。
图1-9为燃料电池系统方块图，它表示各分系统之间的关系。
2.1.1.9.发展简史
60年代，美国首先将PEMFC用于双子星座航天飞行。但该电池当时采用的是聚苯乙烯磺酸膜，在电池工作过程中该膜发生了降解。膜的降解不但导致电池寿命的缩短，而且还污染了电池的生成水，使宇航员无法饮用。其后，尽管通用电器公司曾采用杜邦公司的全氟磺酸膜，延长了电池寿命，解决了电池生成水被污染的问题，并用小电池在生物实验卫星上进行了搭载实验。但在美国航天飞机用电源的竞争中未能中标，让位于石棉膜型碱性氢氧燃料电池（AFC），造成PEMFC的研究长时间内处于低谷。
1983年加拿大国防部资助了巴拉德动力公司进行PEMFC的研究。在加拿大、美国等国科学家的共同努力下，PEMFC取得了突破性进展。首先，采用薄的（50～150μm）高电导率的Nafion和Dow全氟磺酸膜，使电池性能提高数倍。接着又采用铂/碳催化剂代替纯铂黑，在电极催化层中加入全氟磺酸树脂，实现了电极的立体化,并将阴极、阳极与膜热压到一起，组成电极-膜-电极三合一组件(即MEA)。这种工艺减少了膜与电极的接触电阻，并在电极内建立起质子通道，扩展了电极反应的三相界面，增加了铂的利用率。不但大幅度提高了电池性能，而且使电极的铂担量降至低于0.5mg/cm2，电池输出功率密度高达0.5～2W/cm2, 电池组的重量比功率和体积比功率分别达到700W/kg和1000W/L[2]。
2.1.1.10.特点与用途
PEMFC除具有燃料电池的一般特点，如能量转化效率高，环境友好等，同时还具有可室温快速启动，无电解液流失，水易排出，寿命长，比功率与比能量高等突出特点。因此，它不仅可用于建设分散电站，也特别适宜于用作可移动动力源，是电动车和不依靠空气推进潜艇的理想候选电源之一，是军民通用的一种新型可移动动力源，也是利用氯碱厂副产物氢
气发电的最佳候选电源。在未来的以氢作为主要能量载体的氢能时代，它是最佳的家庭动力源。
戴姆勒-克来斯勒在Necar 1～3的基础上，1999年推出Necar4 燃料电池电动车。Necar4是5乘员轿车，采用前轮驱动。它的设计基于Mercedes-Benz的A-class车，车身长3.57米，宽1.72米，高1.58米。其外貌见图4-157。该车具有双层或三明治底板，它提供了安装非标准部件的空间，特别适宜于组装燃料电池电动车。原来安装内燃机的空间改装了由该联盟伊考斯达公司所提供的电驱动系统。电机可提供峰值55千瓦的动力。两台35千瓦的PEMFC 由该联盟的巴拉德动力系统提供，而电池系统则由该联盟的第碧毕公司制造。整个PEMFC 的电动力系统安装在车的双层底板之间。Necar4 以液氢为燃料，液氢贮罐由Linde AG制备，可贮存5千克液氢，它安装在汽车后轴的上部，仅占有行李箱的很小部分。一次加注的燃料可供Necar 4 行驶450公里。因此，Necar 4 是至今一次添加燃料行驶里程最远的“零”排放电动车。Necar 4 的PEMFC电动力与电驱动系统在车中的安装布局如图4-158所示。Necar 4的主要技术特征见表4-19。Necar 4 的试验车速已达125千米/小时。若电动机允许，最高时速可达145千米/小时。至1999年7月实验行车里程已达4000公里，行驶180小时。尽管整车比同类内燃机汽车约重300千克，但实验证明它具有很好的动力性能，行驶平稳，安静无声，乘员舒适。
实验证明，Necar 4平均每行驶100公里消耗1.11千克氢，相当于4.0升汽油，或3.7升柴油。而相似类型的内燃机动力车，如A140 60千瓦汽油车，每行驶100公里平均消耗7.1升汽油；A160(b) 44千瓦柴油车需消耗4.5升柴油才能行驶100公里。实验测得PEMFC 平均效率为62.2%，即燃料电池将它消耗氢气所含总能量的62.2%转化为电能，其余的37.8%以废热排出。PEMFC的辅助系统（空气增压、冷却泵与通风等）消耗了总能量的16.4%。电推进系统的逆变器，电动机和变速系统等无功损耗占总能量的8.1%。因此，从液氢罐中的液氢所得到的能量有37.7%传送到车轮被用于车辆的推进。其能量传递过程如图4-159所示。这一效率高于同类以内燃机为动力的汽车。同类以汽油为燃料的汽车总效率为16～18%，以柴油为燃料的汽车为22～24%。
图4-157 戴姆勒-克来斯勒的Necar4电动车
图4-158 Necar 4动力与电驱动系统在车中安装布局图
表4-19 Necar 4 的主要技术特征
分系统项目指标
燃料电池系统总功率（2电池组）70 千瓦
比功率200瓦/克(5千克/千瓦)
电压范围最大负载时：210伏
空载时：300伏
液氢贮罐贮量5千克液氢
体积（水容量）100升
压力0.9兆帕
驱动系列电驱动（异步电机）峰值：55千瓦(变速时)
最大转速（RPM）14,000（12,000）※
传动10:1:1(不可变)
性能最大速度145（（125）※千米/小时
行驶里程450千米
车辆总重1,750千克
※当转速和转矩受软件限制时。
图4-159 Necar 4 的能流图
Necar 4 的加速性能如图4-160所示。由图可知，Necar4 车速由零加速到50千米/小时需6.0秒。表4-20为Necar 4 与同类型汽油、柴油车加速性能对比。考虑到Necar4是未经优化的样车，应认为已具有很好的动态性能。
行车的噪声测量表明，乘员室在“零”速时为49.5分贝，噪声随车速的提高而增加。当车速达120千米/小时噪声为74.8分贝。这个数值比A140汽油车和A160CDI柴油车的噪声都低。为测定车外噪声，在路边5米处安装一个麦克，车以50千米/小时的速度行驶，在离麦克最近点前10米处该车以全功率加速，这时所测得的噪声随距离的变化如图4-161所示。其最大噪声为69.3分贝。在同样条件下，A140汽油车的噪声为72分贝。
表4-20 Necar 4 与同类型汽油、柴油车加速性能对比
图4-160 Necar 4 的加速性能
燃料电池种类工作原理及结构
燃料电池 燃料电池(FuelC ｅl ｌ)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置.燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。 燃料电池含有阳阴两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成.氢气由阳极进入供给燃料，氧气(或空气)由阴极进入电池. 电池经由催化剂的作用，使得阳极的氢原子分解成氢质子(pro ｔo ｎ）与电子（ｅlectro ｎ），其中质子进入电解液中,被氧“吸引"到薄膜的另一边,电子经由外电路形成电流后，到达阴极。在阴极催化剂之作用下,氢质子、氧及电子,发生反应形成水分子。这正是水的电解反应的逆过程,因此水是燃料电池唯一的排放物. 利用这个原理,燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电,为一种 ＂发电机"。 阳极反应 - 阴极反应 总反应 伴随着电池反应， 电池向外输出电能。只要保持氢气和氧气的供给，该燃料电池就会连续不断地产生电能。 燃料电池的分类 1 按燃料电池的运行机理分 根据燃料电池的运行机理的不同,可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池.例如磷酸燃料电池（PA ＦC)和液态氢氧化钾燃料电池（LPH ＦＣ)。 2按电解质种类分 根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质的燃料电池。即碱性燃料电池（AFC ）、磷酸燃料电池（PAFC ）、熔融碳酸盐燃料电池（MCF Ｃ)、固体氧化物燃料电池(SOF Ｃ）和质子交换膜燃料电池（ＰEMFC ）等。在燃料电池中,磷酸燃料电池(ＰAFC ）、质子交换膜燃料电池(PEMFC ）可以冷起动和快起动,可以用作为移动电源,适应燃料电池电动汽车（FCEV)使用的要求，更加具有竞争力。 ３按燃料类型分 燃料电池的燃料有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料和汽油、柴油以及天然气等气体燃料,有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后,才能成为燃料电池的燃料。根据燃料电池使用燃料类型的不同，可分为直接型燃料电池、间接型燃料电池和再生型燃料电池。 4按工作温度分 e H H 222+→+O H O e H 222122→+++O H O H 22222=+
我国燃料电池电动汽车的标准体系
我国燃料电池电动汽车的标准体系 一、我国燃料电池电动汽车标准体系的建立 我国在“十五”初期进行了燃料电池电动汽车的标准体系研究。 作为标准制定的指南，燃料电池电动汽车标准体系表是燃料电池电动汽车标准制定工作的规范。体系表中不仅可以体现产品的结构、技术内涵和发展方向，而且对于科技开发和标准制定计划的确立具有重要的指导作用。因此，燃料电池电动汽车标准体系表编制原则有以下方面。 1.确定燃料电池电动汽车在汽车标准体系中的位置。燃料电池电动汽车本身是汽车的一类，并不能独立于传统汽车之外。因此，它必须满足传统汽车的相关标准要求，同时还要满足燃料电池电动汽车所需的特有标准要求。 2.确定燃料电池电动汽车特有的构造、系统，以此确定标准体系中的项目。 3.确定纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车的共性和特性。具有共性要求的可以考虑共用一个标准；具有独特性的，标准项目在体系表中单独列出。这样，即保证标准项目的齐全，又可减少标准数量、标准制定过程中人力和财力的浪费。 4.参照国外现有燃料电池电动汽车标准项目，结合我国燃料电池电动汽车开发的实际需求进行编制，标准项目尽量齐全。体系表中的一些项目是考虑与我国燃料电池电动汽车产业化发展政策相配套的支撑标准和我国特有的标准，例如：燃料电池电动汽车定型试验规程。 5.标准体系表是动态的，现在编制的体系考虑了近期急需和长远的标准需求，随着技术的不断发展，标准项目应进行适当的调整。 6.燃料电池电动汽车标准体系表与我国燃料电池电动汽车产品的发展目标相适应。 标准体系包含燃料电池电动汽车产品本身的术语、试验方法、技术条件，以及保证燃料电池电动汽车正常、方便、安全运行的基础设施的相关标准，如：燃料电池电动汽车整车、车载氢系统、氢燃料、加氢站、加氢机、燃料电池系统等。同时燃料电池电动汽车的标准体系中还涉及燃料电池电动汽车的管理标准、产品认证、企业认证、从业人员资格等诸多方面。 二、我国燃料电池电动汽车的相关标准 1．概况 全国汽车标准化技术委员会电动车辆分委会从整车性能、安全、接口部件的互换性等方面考虑。目前正在开展以下方面的工作。 (1)燃料电池电动汽车通用基础类标准研究。如术语标准，主要内容涉及到整车、配套件、其他关键部件、基础设 施接口。 (2)燃料电池电动汽车安全类项目研究。如燃料电池电动汽车一般安全要求，主要内容：车载能源装置的安全要求 、运行操作安全要求、漏电和人员防触电要求等。燃料电池电动汽车燃料系统安全要求为储存或处理燃料或其他有害物质的系统提供标准规范，主要针对燃料储存装置，燃料处理过程，燃料电池堆等提出要求。 (3)互换性标准研究。如燃料电池电动汽车加氢口，主要内容为加氢口互换性、安全性、通信、型式、技术要求、 试验方法、检验规则。鉴于国内暂时没有液氢，因此，只考虑了使用气态氢气为工作介质、工作压力为35MPa、工作环境温度为-40。C～60。C的燃料电池电动汽车加氢口。 （4）燃料电池电动汽车整车动力性、能耗等的研究。动力性主要包括加速性能、最高车速等。能量消耗试验方法 ，将根据国内现状考虑以下方面：电流法，通过测量燃料电池堆的输出电流来计算氢的消耗量，因为燃料电池是通过氢离子的流动而形成电流的，所以，可以用电流值来确定氢消耗量；压力法，通过测量试验前后高压储氢罐中气体压
燃料电池汽车
FCEV的发展前景与展望 班级：汽电112 姓名：周浩宇 学号：111606213 指导老师：王强 日期：2013年5月21日
FCEV的发展前景与展望 一、燃料电池概述 FCEV是燃料电池汽车的缩写，它是电动汽车的一种，它与一般电动汽车的区别，在于燃料电池汽车装备了车载燃料发动机（发电机）。用燃料电池发动机与动力电池组和超级电容器共同组成的“电-电”电力驱动平台取代内燃机驱动平台。过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。只要保证燃料电池发动机氢燃料的供应，燃料电池汽车就可以像内燃机汽车一样自由驰骋，不受充电时间和动力电池的SOC的限制，具有高度的环保性、灵活性和机动性。 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。 燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车。甲醇、天然气和汽油也可以替代氢(从这些物质里间接地提取氢)，不过将会产生极少的二氧化碳和氮氧化物。但总的来说，这类化学反应除了电能就只产生水。因此燃料电池车被称为“地道的环保车”。 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。 二、我国燃料电池汽车简介 20世纪90年代清华大学与北京世纪富源燃料电池公司，成功的研发了我国第一辆5KW 的燃料电池汽车，北京二汽绿色电动汽车研究所用飞驰绿能电源技术有限公司研发的燃料电池“京绿一号”燃料电池汽车，北京理工大学与北京中华汽车制造厂研发的燃料电池“绿能一号”燃料电池汽车，开创了我国燃料电池工业的先河，以后我国燃料电池汽车的研究展现出蓬勃的生机。 在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展，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，具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。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大规模、高温、大强度示范考核，成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会。在燃料电池关键基础技术研究方面，开发出高活性、抗聚集的电催化剂，以及高比表面积、抗氧化的担体，开发出了与国际商品化水平相当的增强型符合自增湿质子交换膜，研制出高导电性/高稳定性碳纸，初步解决了双极板的抗腐蚀和导电性问题，掌握了丝网印刷膜电极技术。在燃料电池汽车整车及动力系统平台前沿技术方面，建立了燃料电池汽车动力系统平台设计理论和方法，探索了基于模块化思想的整车柔性适配技术，研发了燃料电池汽车功率控制单元及其它关键零部件，开展了燃料电池汽车整车可靠性、电安全、氢安全、一体化热管理、智能容错控制、碰撞安全性等关键技术研究。在公共平台建设方面，形成了燃料电池汽车开发软、硬件测试环境，建立了国家级燃料电池、系统平台和车辆工程技术中心或测试基地，制定了8条燃料电池汽车及氢能专用国家标准。但是，受限于传统车辆开发技术水平、燃料电池发动机功率密度、动力系统可靠性、整车环境适应性等性能限制以及商业推广模式研究和基础设施建设滞后等因素，我国燃料电池汽车仍然处于技术验证与特定考核试验考核阶段。
简述科学技术是第一生产力的深刻内涵
简述科学技术是第一生产力的深刻内涵 简述“科学技术是第一生产力”的深刻内涵 马克思谈十八世纪的产业革命时指出：“随着资本主义生产的扩展，科学因素第一次被有意地和广泛地加以发展，应用并体现在生活中，其规模是以往的时代根本想象不到的。”马克思这一思想被证实是正确的，说明了科学技术是属于生产力范畴的，但人们关心的是如何评价科技在发展生产力中的作用。邓小平回答了这一问题，1988年9月，他会见捷克斯洛伐克总统时指出：“马克思说过，科学技术是生产力，事实证明这话讲得很对。依我看，科学技术是第一生产力。”在1992年，邓小平南巡时又指出：“经济发展的快一点，必须依靠科技和教育。我说科学技术是第一生产力。”邓小平站在时代的制高点，深刻地揭示了科学技术的本质属性，也是对现代科学技术发展的概括。这一思想的提出，使人们从本质上认识了科学技术，丰富和发展了马克思主义。 一、科学技术对生产力的发展起着决定性的作用。 科技体系的确定，其发明成果迅速运用于生产，甚至可以不要任何设备就得到可观的效益，这比起从事机器操作速度要快多了，对生产力的发展起着直接性的推动作用。江泽民在十五报告中强调：“科学技术是第一生产力，科技进步是经济发展的决定因素。要充分估量科学技术特别是高科技发展
综合国力，社会经济结合和人民生活的巨大影响；把加速科技进步放在经济社会发展的关键地位，使经济建设真正转到依靠科学技术进步和提高劳动者素质的轨道上来。”据美国经济学家统计，在美国农业发展中，1939—1972年用于科研、试验设计和工艺工作消耗支出的回收率为1∶4。美国在1929—1969年促进劳动生产率提高的各种因素中，新的科学技术因素所占比重的递增情况为：1929—1941年为,1941—1948年为,1948—1953年为,1953—1964年为,1964—1969年为,其中教育和知识进展的贡献分别为37和。从上述材料中，我们看到科学技术在生产力中的地位和科技对生产力发展所起的作用是巨大的。 科学技术的发展，使自然科学由知识形态的生产力转化为物质生产力的周期缩短。19世纪以前的蒸汽机从发明到生产用了100年，电动机用了57年，无线电用了35年，汽车27年，进入20世纪后，电视机用了12年，晶体管用了5年，激光器从实验室到工业应用仅用了1年，而电脑软件技术，新能源技术几乎每天都进步一大截。 20世纪70年代初，我国能产200万吨的标准带钢热轨厂，用人工传统技术控制生产，每周仅产500吨，而采用新技术后，每周产量高达5万吨，整整提高了100倍。生产力的提高是离不开科学技术的，二者相互渗透，每一项新的发明都能够为改进生产方式提供基础，生产的发展都与科学相
燃料电池的原理及发展
燃料电池原理与发展 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。 近20多年来，燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂和质子交换膜燃料电池电厂。燃料电池的结构与普通电池基本相同，有阳极和阴极，通过电解质将这两个电极分开。与普通电池的区别是，燃料电池是开式系统。它要求连续供应化学反应物，以保证连续供电。其工作原理：燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。 介绍一下熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）一、MCFC概述 1.1 燃料电池简述燃料电池(FC)是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图1-1所示。它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料(如氢)的氧化过程，阴极催化氧化剂(如氧)的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。总体上，燃料电池具有以下特点： (l) 不受卡诺循环限制，能量转换效率高。 (2) 燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定。
燃料电池汽车
燃料电池汽车 摘要：随着人类社会的发展，特别是英国完成工业革命后，人类对能源的需求也在不断地增加，然而不可再生能源在渐渐的减少，但是同时新能源的也随之诞生了，利于替代旧的能源的消耗，部分新能源必须具有环保性去大力发展，才能更好的为社会做奉献。其中氢能作为一种新的能源被人类所发现且已经被运用在汽车上，并在不断的推广。 关键词：燃料电池汽车;发展现状;关键技术;优点;存在问题 一、燃料电池汽车的概念 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆其最大特点是能量转换效率高，可达到60 ％以上；另外，它还具有燃料多样性、排气清洁、噪声低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。 二、燃料电池汽车的发展现状 （1）国外燃料电池汽车的发展现状 长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车的研究，投入大量的资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培训。继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能研究，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。此外，日本、美国、加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。 经过长时间、持续稳步的支持，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，示范运行不断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。产品成本控制与配套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商业化推广主要因素。 （2）国内燃料电池汽车的发展现状 在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展，基本掌握了整车、动力
《科学技术概论》复习资料
《科学技术概论》试卷（A） 一、填空（每题1分，共15分） 1.关于科学虽然有多种定义，但总括起来不外是两个维度，一个维度是知识倾向，一个维度是活动倾向。 2.技术就是规范化的技巧和技能，也就是方法。 3.从最一般的角度可以将研究分为基础研究、应用研究和开发研究三种类型。 4.古代科学技术是指近代科学产生之前世界各文明古国所产生的科学技术。 5.中国古代天文学在恒星、行星、日月和异常天象方面都有杰出的成就。 6.阴阳说和五行说构成了中国古人考察万事万物生衍变化的途径和规律的基本理论框架。 7.公元2世纪罗马人托勒密完成《至大论》，系统地建立了以地球为中心的宇宙结构体系。 ￥ 8.传承希腊科学文化遗产是古代阿拉伯人对科学的重要贡献。 年哥白尼出版《天体运行论》奏响了科学革命的序曲。 10.伽利略是经典力学的奠基人和近代科学方法的创立者。 11按照狭义相对论，物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大。 年费米领导建立了世界上第一个原子核反应堆，标志着人类利用核能时代的开始。 年爱因斯坦提出了有限无边静态宇宙模型，揭开了现代宇宙学的序幕。 14.按照大爆炸宇宙理论，现今的宇宙大约开始于200亿年前的一次“奇点”爆炸。 15.地壳是指从地表到莫霍面之间的部分。 … 二、单项选择（每题2分，共20分） 1.按照研究的类型，现代科学一般相应地分为基础科学、技术科学和（）三大类。 A.应用科学； B.工程科学； C.信息科学； D.计算机科学。 2.现代科学技术的整体结构具有三个明显的特征：第一，整体发育性；第二，（）；第三，自相关性。
A.整体发展性； B.自我发展性； C.内对应性； D.外对应性。 3.汉代出现的（）是现存我国最古老的数学著作，其中叙述了勾三股四弦五的规律。 A.《周髀算经》； B.《九章算术》； C.《营造法式》； D.《数书九章》。 4.第一次技术革命开始于（），完成于19世纪40年代。 — 世纪70年代；世纪30年代；世纪20年代；世纪30年代。 世纪70年代发生的第二次技术革命是以（）技术的应用为中心的技术革命。A.蒸汽；B.化工；C.自动化；D.电力。 年达尔文出版（）一书系统地建立了生物进化论。 A.《生物进化论》； B.《自然选择论》； C.《物种起源》； D.《生物哲学论》。 世纪末物理学的三大发现是：X射线的发现、（）和电子的发现。 A.质子的发现； B.放射性的发现； C.阴极射线的发现； D.黑体辐射的发现。 年卢瑟福提出了原子结构的（）。 \ A. 土星环模型； B.恒星模型； C.行星模型； D.面包葡萄干模型。 年科学家们建立起了描述微观粒子运动状态的新的物理学理论体系，即（）。 A.矩阵力学； B.统计力学； C.量子力学； D.相对论力学。 10.恒星一般有三种归宿，即（）、中子星和黑洞。 A.脉冲星； B.白矮星； C.红巨星； D.主序星。 三、判断正误（每题1分，共5分） 1.在现代社会中科学就是技术、技术就是科学。（×） 2.文艺复兴运动为近代科学的产生创造了条件。（√） 3.科学技术活动的社会化和科学、技术、生产的一体化是现代科学技术的发展趋势之一。（√） — 4.人与自然界的关系是征服与被征服的关系。（×） 5.可持续发展观强调经济与环境的协调发展，追求的是人与自然的和谐。（√）
(完整版)试简述五大类燃料电池的工作原理和各自的特点
三、试简述五大类燃料电池的工作原理和各自的特点 燃料电池按燃料电解质的类型来分类的，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。 3.1 碱性燃料电池（AFC） 碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。 3.1.1原理 使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。 负极反应：2H2 + 4OH-→ 4H2O + 4e- 正极反应：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。 如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。 3.1.2 特点 低温性能好，温度范围宽，并且可以在较宽温度范围内选择催化剂，但是才用的碱性电解质易受CO2的毒化作用因此必须要严格出去CO2，成本就偏高。 3.2 磷酸燃料电池（PAFC） 磷酸燃料电池（PAFC）是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。正如其名字所示，这种电池使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，位于
论科学技术发展的含义综述
《马克思主义基本原理概论》对科学的定义：是指对客观世界的认识，是反映客观事实和客观规律的知识体系及其相关的活动。对技术的定义：有广义和狭义之分，广义的技术包括生产技术和非生产技术，狭义的技术是指生产技术，即人类改造自然、进行生产的方法与手段。书中还指明了科学技术是一个符合概念，科学和技术既相互区别，又有着十分密切的联系。科学技术是先进生产力的重要标志，是一种社会活动，是在人类实践基础上产生的，又反过来影响着人类社会。 辩证学告诉我们，事务都具有两面性。无例外地，科学技术的社会作用也是具有两面性的，即积极地推动作用和消极地抑制作用。 马克思曾概括：科学是历史的有力的杠杆，是在历史上起推动作用的革命力量，是最高意义上的革命力量。我们论古谈今，可以发现其引起的社会巨大进步。 邓小平说过：科技是第一生产力。在现代社会，科学技术革命是推动经济和社会发展的强大杠杆，马克思对科学技术的伟大历史作用作过精辟而形象的概括，认为科学是“历史的有力的杠杆”，是“最高意义上的革命力量”。 生产力和生产关系的矛盾、经济基础和上层建筑的矛盾,是社会的基本矛盾。这两对矛盾的交互作用是社会发展的根本动力。科学技术的发展本身也会对生产关系、上层建筑的变革产生促进作用。伟大的发明曾经影响并造福于全世界，推动了人类历史的前进。 高科技就像沟通现实与未来的使者，引导人们不断开拓发展的空间，走向的具有活力的新世界。在当今世界科技革命的迅速发展中，世界各发达国家,以及一些发展中国家,已经越来越意识到发展科学技术对于提高本国的经济实力和政治地位的极端重要性,纷纷通过各种形式的社会改革,制定科技发展战略和相应的科技政策,迎接科技革命的挑战。因为任何事物有具有两面性，科技也是如此，它是一把双刃剑，如何使用全看我们自己。 只有对科学技术有了清楚的认识，我们才能更好的在经济和社会发展中做到有所为、有所不为。简单说来，通过科学技术发展经济与环境能源是相互影响、相互制约的。 发展经济可以为保护环境提供物质保障，但若一味的发展经济，而不注意保护环境，又会破坏环境，反而会影响经济的发展； 马克思主义认为科学技术是历史上对社会发展起巨大推动作用的进步的力量，在当代社会，科学技术的作用更为重要，因为科学技术是第一生产力。但是生产力对社会的作用要通过与生产关系的矛盾运动，通过经济基础与上层建筑的矛盾运动来展开的。生产力的作用与社会制度以及人的价值观念是分不开的。因此我们在坚持先进生产力对社会的巨大推动作用的同时，必须坚持先进文化的发展方向，坚持广大人民群众的根本利益。科学的发展要与人
燃料电池的基本工作原理及主要用途
简述燃料电池的基本工作原理及主要用途 1.燃料电池的工作原理 燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。 以磷酸型燃料电池为例，其反应式为： 燃料极(阳极) H2→2H++2e- 空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O 综合反应式H2+1／2O2→H2O 以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。 2. 燃料电池的应用 2.1能源发电 燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。 2.2汽车动力 目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。 2.3家庭用能源 天然气作为一种洁净的能源已经在家庭中被广泛使用，但其主要被用于炊事和生活热水，以天然气为燃料的燃气电池在家庭中的广泛应用在开辟了天然气在家庭中一种新的用途的同时也将解决目前高峰用电紧张的状况。家庭的一切用电无论是电视机、冰箱、空调等家用电气还是电脑等办公设备都可以通过燃料电池来提供电源，作为家庭使用的分散电源，并可同时提供家庭用热水和采暖，这样可将天然气的能量利用率提高到70％～90％。 2.4其它方面的应用 碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池运行时基本没有红外辐射，而且噪音小，用做潜艇动力，可大大提高其隐蔽性；同时由于它们可在常温下启动工作，且能量密度高，还是理想的航天器工作电源。此外，质子交换膜燃料电池还可用作野外便携式电源。 总之，燃料电池的用途将越来越广泛，它将遍布我们身边的每个角落，成为我们生活中不可缺少的能量来源。
燃料电池汽车
燃料电池汽车 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 2007-01-27 石油能源论文 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 一、引言早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存在燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。 FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅
如何认识科学的本质
1、如何认识科学的本 质？ 2、如何认识技术的本 质？ 3、科学与技术有哪些 主要区别？ 4、古代、近代、现代 社会的科学与技术 的联系各有什么特 点？ 5、什么是科学技术的 社会互动？ 6、简述科学技术的社 会功能？ 7、简述科学技术发展 的社会条件？ 8、为什么说学习《科 学*技术*社会》有 助于增强科技意 识？ 9、了解科学技术与社 会的互动关系有何 意义？ 10、学习科学技术史和现代科技基础知识有何意义？ 11、.原始社会技术 上的突出成就有哪 些？ 12、.简述古埃及的 医药学和建筑技术 成就？ 13、.简述古代两河 流域数学和天文学 成就 14、必达哥拉斯学 派有哪些科学贡 献？ 15、简述古希腊罗 马地心说宇宙模型 的建立和发展16、亚里斯多德在 生物学上有何贡 献？他的力学研究 有何局限性？17、简述古希腊亚 历山大时期突出的 数学成就？、18、希波克拉底对 医学有哪些贡献？19、老普林尼的 《自然史》的主要 内容有哪些？这部 书有何局限性？ 20、简述盖伦的 “三灵气说” 21、简述古罗马建 筑技术成就和主要 著作？ 22、赫伦主要有哪 些科学技术贡献？ 23、简述古希腊罗 马科学技术的历史 地位？ 24、古印度在数学 上有何突出成就？ 25、古印度在技术 上有哪些独特发 明？ 26、古代阿拉伯人 是如何改变对异族 的科学文化的态度 的？ 27、古代阿拉伯在 世界科技史上做出 了什么特殊贡献？ 28、简述中世纪前 期欧洲科学技术的 衰落，并分析其原 因。 29、中世纪后期欧 洲科学技术复苏的 原因是什么？有哪 些主要表现？ 30、中国古代天文 观测有哪些主要成 就？ 31、略述《九章算 术》的主要内容及 该书的科学史地 位？ 32、宋元时期中国 数学上有哪些新成 就？ 33、举出几部中国 古代医药学代表著 作并简述其内容。 34、举出几部著名 的中国古代农学著 作及其作者？ 35、略述中国古代 制瓷技术的发展？ 36、举例说明中国 古代塔，桥建筑技 术的成就。 37、略述四大发明 的年代及外传情 况。 38、试析中国古代 科学技术的特点。 39、简述中国科学 技术在近代落后的 原因。 40、近代科学与古 代科学的主要区别 是什么？ 41、试析近代科学 技术产生的社会条 件？ 42、哥白尼日心说 的要点是什么？这 个学说的提出对科 学发展有什么意 义？ 43、为什么说哈维 提出的血液循环理 论是近代科学革命 的一个重要标志？ 44、简述伽利略的 力学研究成就？ 45、简述牛顿的主 要科学成就？ 46、写出对近代数 学发展做出主要贡 献的数学家的名字 和他们所研究的学 科？ 47、布莱克在热学 研究上有哪些主要 创见？ 48、19世纪热学的 主要成就有哪些？ 各项成就的主要创 造者是谁？ 49、简述19世纪电 磁学的发展？ 50、波义耳和拉瓦 锡各对近代化学的 发展做出过什么贡 献？ 51、道尔顿原子学 说有哪些要点？分 子学说是由谁在哪 一年提出的？主要 内容是什么？ 52、元素周期律的 发现有何意义？ 53、简述林耐的生 物学成就？ 54、达尔文生物进 化论的基本观点是 什么？这个学说的 提出有何意义？ 55、简述海王星的 发现及其意义？ 56、赫歇尔在天文 观测上有哪些重要 发现。 57、近代地质学者 有过什么争论？说 出对立的学说及其 代表人物。 58、瓦特如何改进 蒸汽机？他的成功 产生了什么重大影 响？ 59、电力技术革命 包括并导致了哪些 重大发明？这次技 术革命与科学理论 的关系如何？ 60、简述内燃机的 发明过程和技术后 果？ 61、近代技术革命 如何导致产业革 命？ 62、说出19世纪末 三大科学发现，发 现者及其国籍，三 大发现有何科学意 义。 63、简述爱因斯坦 创立狭义和广义相 对论的过程。 64、在量子力学建 立的过程中，有哪 些科学家做出过哪 些贡献？ 65、相对论和量子
科学技术史
一、古代技术发端的三个标志：打制石器，人工取火，创造文字。 二、原始农业出现于新石器时代，一些水力充沛，土壤肥沃的地区。如：尼罗河流域，底格 里斯河和幼发拉底河流域，印度河和恒河流域，黄河和长江流域。 三、古巴比伦位于西亚地区的底格里斯河和幼发拉底河流域，通常称为两河流域。 四、公元前3500年以前，苏美尔人在两河流域建立了奴隶制国家。 五、文字的发展规律：象形文字到表意文字再到拼音文字。 六、古印度文明被称为“哈拉巴文明”。 七、现存最早的古印度天文学著作是《太阳悉檀多》，古印度最古老的数学著作是《准绳经》， 《妙闻集》和《17页罗迦集》这两部医学经典的出现，是古印度医学知识体系成熟的标志。 八、中国古代科学成就：天文学（我国是天文观测记录持续时间最长的国家，也是保存天文 记录资料最丰富的国家，《周髀算经》是我国现存最早的天文学著作，我国古代提出“盖天说”“宣夜说”“浑天说”），数学（《九章算术》是我国古代最重要的一部 数学著作，标志着我国古代数学体系的形成，它的价值可以与欧几里得的几何学相媲美），医药学（战国时期的《黄帝内经》是我国现存最早最完整的古典医学名著，西汉的药物学专著《神农本草经》，“本草”是我国传统药物学的专称，达尔文把李时珍的《本草纲目》誉为“中国古代的百科全书”），地学（我国最早的地理、地质专著是春秋战国时期的《三海经》） 九、古代中国的技术：农业和农业技术（我国古代农业技术成熟较早，发展水平高，汉代出 现牛耕，三脚24页播种机，龙骨车，水碾，牛转连磨，农业专著中最有代表性的是《齐民要述》，《王祯农书》，《农政全书》），纺织和瓷器制造（我国是世界上最早饲养家蚕和织造丝绸的国家，以“丝绸之国”闻名于世，青瓷—白瓷—红瓷—彩瓷）,四大发明（指南针，造纸术，印刷术与火药，马克思曾把火药，指南针和印刷术看做“是预告资产阶级社会到来的三大发明”），建筑技术和水利工程（都江堰是我国历史上著名的水利工程），冶金和造船技术。四大日用技术：纺织，陶瓷，建筑，冶炼。 十、中国古代数学的特点：1鲜明的社会性2机械化算法体系。中国古代的数学成就：1计 数法2正负术3极限4高次方程的数值解法5四元术6同余式7方程术8贾宪三角形——杨辉三角 十一、古希腊的第一个科学家和哲学家泰勒斯认为世界的本原是水，万物起源于水并复归于水；他首先把埃及的几何学变成一种抽象研究对象，在他那里直线变得没有厚度而且绝对平直；他发明从公理、定理求证结果的演绎方法；发明一些具体的几何定理：1圆的任何一条直径把圆平分成两等分；对顶角相等；等腰三角形的两底角相等。比达 哥斯拉学派的主要代表人物是比达哥斯拉和菲罗劳斯，比达哥斯拉认为数才是万物的本原，并企图用数学关系来解释自然现象，他证明了勾股定理，提出黄金分割，比达哥斯拉学派断言，地球，天体和整个宇宙是一个球，天体运动是和谐的，一切天体都 做匀速的圆周运动。阿波罗尼提出圆锥曲线理论。留基伯第一个提出关于原子和虚空学说，他把原子理解为不可分割的物质粒子。，他的学生德谟克利特认为原子
燃料电池分类及工作原理
一、燃料电池的工作原理 燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CLCatalystLayer）而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料（例如氢气或甲醇），就可以提供持续电能。它的工作原理，是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。 在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，在阴极质子与氧和电子相结合产生水。也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应，生成水的过程，同时产生了电流，也可以理解为是电解水的逆反应。 燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子（H＋），释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H＋通过，并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下，以水蒸气的形式散发在空气中（对汽车用的大功率燃料电池就要设置水的回收装置）。注意，用氢作燃料电池所生成的是纯净水可以饮用，而用甲醇作燃料生成的水溶液中可能产生甲醛之类有毒物质不能饮用。图1为燃料电池工作原理的示意图。
二、燃料电池的分类 由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的，所以其种类也繁多，但目前主要有3种。 1 质子交换膜技术 质子交换膜技术（或者称聚合物电解液膜技术）——简称PEMFC （ProtonExchangeMembreneFuelCell）。由于它能提供比传统锂离子电池大约高出5～10倍的能量密度，比甲醇燃料电池也有更高的能量密度，所以，人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池，虽然它还存在着储存及安全等问题，但人们正在克服它，最终有望在3～5年实现可存储在像打火机大小的容器中，充一次氢气发电可供手机使用几天，它将是未来便携式电子产品供电系统的首选。 2 直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池——简称DMFC（DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低，目前正在解决渗漏问题。 3 直接乙醇燃料电池 直接乙醇燃料电池——简称DEFC（DirectEthanolFuelCell）。为避免甲醇的渗漏问题，而采用乙醇，它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。
燃料电池汽车的介绍
燃料电池汽车的介绍 ?燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。它的最大特点也在于此，能量转换效率不受“卡诺循 环”的限制，其能量转换效率可高达60%~70%，实际使用效率则是普通内燃机的2倍左右。 燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是 一种理想的车辆。 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。燃料电池汽车的优点 ?与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点： 1、提高了燃烧效率。 2、减少了机油泄露带来的水污染。 3、降低了温室气体的排放。 4、提高了燃油经济性。 5、零排放或近似零排放。 6、运行平稳、无噪声。 燃料电池汽车的关键技术 ?电动汽车的关键技术包括电动技术、自动化技术、电子技术、信息技术及化学技术，虽然能源是最首要的问题，但是车身结构、电力驱动以及能源管理系统的优化同样至关重要。 与内燃机车相比，电动汽车的行驶里程较短，因此为了尽可能地利用车载的储存能量，必须选用合适的能量管理系统。可以在汽车的各个子系统安装传感器，包括车内外温度传感器、
充放电时间的电流电压传感器、电动机的电流电压传感器、车速传感器、加速度传感器及外部气候和环境传感器。能量管理系统可实现9 个功能： 1）优化系统能量流； 2）预计所生的能量来估计还能行驶的路程； 3）提供参考以便进行有效操作； 4）直接从制动中获取能量存入储能元件，例如：蓄电池； 5）根据外界的气候调节温度控制； 6）根据外界环境调节灯光亮度； 7）估计合适的充电算法； 8）分析能源，尤其是蓄电池的工作记录； 9）诊断能源的任何不恰当或者无效的操作。 把能源管理系统和导航系统结合起来，就可以规划能源效率的路径，锁定充电站的位置并可以根据交通状态预测可行驶里程。总之，能源管理系统综合了多功能、灵活和可变的显着优点，从而可以合理利用有限的车载能源 1 燃料电池 同电化学电池相比，燃料电池的显着优点在于燃料电池电动汽车可达到与燃油车一样的续驶里程，这是因为燃料电池电动汽车的行驶里程仅与燃料箱中的燃料多少有关，而与燃料电池的尺寸无关。实际上，燃料电池的尺寸仅与电动汽车的功率需求水平有关。 燃料电池的优点： 1）反应物加料时间远远短于电化学电池的充电时间（机械充电式电池除外）； 2）使用寿命长于电化学电池并且电池维护工作量更小。同普通电池相比，燃料电池是一个能量生成装置，并且一直产生能量直至燃料用尽。
现代科学技术 简答题
2017.4 36.简述狭义相对论的基本假设。+1+1 37.简述微电子技术发展趋势表现在哪儿个方面。+1 38.简述按其来源,能量资源可以分为几种。+1 39.简述人类进入太空需解决的四大难题。+1 40.简述海水淡化技术中的电滲析法.+1+1 41.试述细胞融合的含义及其在育种上的价值。 42.试述滩涂资源的主要用途。 2015.4 36.自然界的物质存在哪几种相互作用力？ 37.简述孟德尔的遗传定律。+1 38.酶与一般催化剂相比,具有哪些特点?+1 40.太阳能发电目前主要有哪两种方法? 2014.7 36.简述高技术的基本特征。+1+1 37.信息的特征是什么? 38.简述太阳能的利用技术+1 40.试述高科技对现代社会的积极与负面影响+1+1 41如何理解可持续发展的含义。 2014.4 37光纤通信的优势有哪些?
38.什么是基因诊断?+1 39简述新型金属材料的种类+1 40.从用途来看,海底矿产资源可以分为几类?分别是什么? 41.试述生物质能利用的主要技术 42.在自然资源的合理开发利用过程中,如何协调人与自然之间,人与自然因素之间的关系?+1 2013.7 36.日冕是有哪些物质组成的？ 37.系统的演化有哪两种基本方向 39.微生物的特性 40.什么是生态系统中的生产者，消费者，分解者。 41.试述恒星的演化理论+1 2013.4 37.节能新技术有哪些？+1 38.什么是系统的自组织？ 39.微波信号的特点有哪些？ 40.环境的含义？ 41.马克思关于科学技术与生产力关系的基本关系 42.空间技术发展的特点？+1
2012.7 36.简述大爆炸宇宙模型的主要观点？ 37.可再生资源的三大应用方面 41.系统决策的基本原则 2012.4 1.现代科学可分为那几大类？ 2.三维集成电路的基本结构是什么？ 3.什么是细胞工程？ 4.什么是纳米材料 2011.7 1.什么是罗瑟福的原子核式模型？ 2.什么是整体涌现性？它是由系统的那两个效应共同产生的？+1 3.简述新型金属材料的种类。 4.简述可持续发展中能源线路的内容。 5.什么是海洋牧业化？ 2011.4 1.简述固定化酶的制备方法 2，什么是生物质能 3.简述宇宙空间站的用途。 41.简述计算机的发展趋势