浅谈直接乙醇燃料电池

催化剂对直接乙醇燃料

电池的性能研究

摘要：本文介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)具有无毒，来源丰富的优点，分析了DEFC在Pt上的电催化氧化机理，讨论了DEFC的阳极电催化剂的重要作用；探讨了具有高电催化活性的新型Pt基催化剂、新型非贵金属催化荆、新型催化剂载体、新型的催化荆制备方法等的研究现状；指明了阳极催化剂将是今后DEFC研究和发展的重要方向之一。

关键词：乙醇燃料电池、电催化剂、乙醇电催化氧化、直接乙醇燃料电池

前言

直接醇类燃料电池（DAFC）由于具有结构简单，理论比能量密度高，燃料便于携带与储存和环境友好等优点，在可移动电源方面具有广阔地应用前景。乙醇的比能量密度高，且无毒，来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模生产，是一种可再生的环境友好的燃料。因此，乙醇对直接燃料电池的研究不仅有理论上的意义，而且一旦研制成功，实际应用潜力十分广阔。

直接乙醇燃料电池（DEFC）的电极反应如下：

CH3CH2OH + 3H20一2CO2 + 12H+ + 12e-

3O2 + 12H+ + 12e-一6H2O,

CH3CH2OH + 3O2一2 CO2 + 3H2O,

乙醇在电催化剂的作用下发生电化学氧化反应过程较复杂，涉及到多种化学吸附态、碳碳键的断裂以及多种中间产物。在质子交换膜这样的强酸环境中，只有贵金属Pt才能稳定存在，它的催化活性较高。乙醇在Pt电极上的电催化氧化反应，由于一些强吸附中间物质如CO使得Pt很快中毒，包括线式吸附和桥式吸附的CO以及中间产物乙醛、乙酸和其他一些副产物都被电化学调制红外反射谱（EMIRS）所检测到。然而一些研究结果表明，CO中毒问题在负载型Pt催化剂表面上与其在光滑Pt电极上相比显得不太明显。问题的关键在于减少或避免反应中间产物的形成和吸附，或者使其在较低的电位下氧化。为达到此目的，只有对电极加以修饰来改变电极表面的氧化和吸附物种的动力学行为。化反应机理与电极催化剂材料有密切关系，电极催化剂对于吸附的中间物种和产物生成，避免燃料电池运行过程中的毒害物种的生成至关系要。为改进纯铂完会氧化困难及降低其价格，寻找高催化性能的阳极催化剂是一项重要的研究课题。因此，高效电催化剂成为乙醇直接燃料电池的关键。

主题

铂合金可以降低催化剂冈表面吸附CO而中毒，改善铂催化剂的性能。可

以从电催化剂载体出发，提高阳极催化的活性。加入的第二种或第三种金属在酸性条件下应稳定而又有足够的氧化性，以增加吸附OH物种的浓度，直接参与CO的电化学氧化，从而防止电催化剂的中毒。因此，可以将电催化剂分为3类：二元合金电催化剂；多元合金电催化荆；铂与金属氧化物复合催化剂。并从以下3个方面进行分析：制备方法对电催化剂的影响；非铂类电催化剂；载体对阳极催化剂的影响。

1、二元合金电催化剂

目前应用于乙醇电氧化的电催化剂主要有Pt-sn／C、Pt-Ru／C、Pt—w／c、Pt-Pd／C等。由于吸附态中间产物C0的存在，Pt必然迅速失活，所以必须添加一定的其他元素与Pt形成金属问的协同作用来改变电极表面的电催化动力学过程。最佳的Sn组成为10％～20％(摩尔比)，可减少吸附CO的毒化作用，使电催化活性增加。关于Pt-Ru／C电催化剂，Ru的加入减少了Pt的用量，在控制燃料电池成本方面起到了一定的作用，而且提高r催化剂的催化活性。Ru的加入有效解决了Pt对反应中间产物C()中毒的问题，提高了催化是由于Ru容易吸附含氧物或是富氧基团，而且Ru具有未充满的d轨道，与Pt共享可以提高Pt 吸附含氧物的能力，有利于氧化反应的发生，这就是双重作用机理。

2、多元金属电催化剂

研究表明，按一定比例的Cu-Ni合金二元铂电极催化剂和Pt-Sn／C阳极电催化剂能显著提高催化活性。而且，Pt-Ru-Ni／C电催化剂的催化活性和抗CO 毒化能力优于Pt-Ru／C。研究结论认为Pt：Sn：Ni摩尔比为50：40：10的Pt-SmNi ／C电催化剂显示出优于Pt-Sn／c电催化剂的性能。可以看出，多元催化剂即可以降低贵金属用量，还可以提高乙醇燃料电池的性能。

3、铂与金属氧化物复合催化剂

在活性组分Pt-Sn中，Sn的存在形式有合金态和氧化态。氧化态的Sn与Pt 紧密接触，不影响Pt的晶格参数，同时可提供富氧基团，有利于类CO物种从Pt表面脱除。该催化剂在乙醇电氧化过程中具有很好的稳定性和较高的电催化活性。然而当SnQ含量增加时，催化剂的导电率降低，所以应该控制合适的SnCh 加入量，获得具有最佳催化活性的电催化剂。

4、非铂电催化剂

考虑到铂基催化剂成本太高等原因，人们开始将目光转向非铂电催化剂。Pd 与Au在地球t：有较高的含蹙，价格也相对低廉。以碳化处理后的Ti02为载体制备的Pd／Ti02催化剂在碱性介质中对乙醇氧化的催化性能远远好于Pd／C催化剂。这为导电性较差甚至不导电但结构和性能优越的材料作催化剂载体提供了一条可行的途径。结果表明，碳化导电处理的Ti02C纳米管载体能有效改善催化剂中贵金属的分散

5、制备方法对电催化剂的影响

人们一般从改进催化剂制备方法及研制Pt基复合催化剂来提高阳极的电催化活性，主要有：

(1)乙二醇还原法。用乙二醇还原法制备的PtSn／C催化剂的平均粒径最小

(Vj为118nm)，分布均匀，Sn以多种价态存在。由于该催化剂的金属粒径较小，Pt晶格发生了适当的扩张，在整个放电过程中，PtSn／C为阳极催化剂的单池始终表现出最好的放电性能。

(2)硅钥酸修饰法。用硅钼酸修饰后的Pt／C催化剂上吸附的CO的起始氧化电势和峰电势，与修饰前相比分别降低了80mV和60mV，表明修饰后Pt／C催化剂的抗CO性能有明显提高。硅钼酸对Pt／C催化剂的修饰能够提高乙醇电氧化的电流密度，增强它们的电氧化活性。因此研究杂多酸对Pt和Pt基催化剂的修饰町望发展成为一种改善燃料电池阳极催化剂性能的有效途径。

(3)活化一敏化处理法和。以活化敏化处理的炭作载体，再由化学镀方法合成的催化剂将有利于提高催化剂纳米颗粒在炭表面的分散性，减小粒径尺寸，进而提高催化剂的性能。应用化学镀方法，以活化一敏化处理的活性炭作载体。制备的高分散催化剂PtRu／c和PtRuSn／c，二者对乙醇的阳极氧化都具有良好的催化活性和稳定性，而且还提高了乙醇的反应速率。

(4)其它简单处理方法等。人们还利用其它方法合成高活的电催化剂，如简单处理方法。将碳载Pt电极在丙酮和四氢呋喃混合溶液中浸泡几分钟，使Pt／C 电极对醇氧化的电催化活性有很大提高。活化处理后，Pt／C电极对乙醇氧化的电催化活性有很大提高。这个发现有单在DEFC的制备中得到实际应用。

6、载体对阳极催化剂的影响

目前广泛应用的载体依然是碳材料，它的诸多性质如比表面积、孔结构、形貌、导电性及抗腐蚀性等均可在很大程度上影响催化剂的制备过程和催化剂的活性。以间苯二酚、苯酚与甲醛为前体，合成了一种中空石墨碳材料(hollow graphitic carbon，HGC)。负载金属后制备的45％PtSn／HGC电催化剂在直接乙醇燃料电池中显示了较好的反应活性，其性能比商品Vulcan XC-72R载体有所提高。在相同的催化剂载量下，PtSn／HGC表现了更好的DEFC电池性能，最高功率密度提高了15％。

结语

直接乙醇燃料电池阳极有极大的发展空间，而且对于人类可持续发展有极大的意义。在我看来，今后的发展可以从以下几个方面着手：

(1)开发新型的对乙醇具有高电催化活性的催化剂。利用新的元素和氧化物作为添加剂，如在Pt基电催化剂中加入Sn、Pb、In等及其氧化物町以使电极表面吸附形成较高的0H基团浓度，从而提高电极电位和抗C0等毒化能力。不仅可以降低催化剂的成本，还町以达到提高催化活性和稳定性的效果，从而有效提高DEFC的性能。

(2)研究开发新的非贵金属且具有电催化活性的催化剂。如以钯、钴、镍等过渡金属代替贵金属将会大大降低燃料电池的生产成本，还可以达到提高催化活性和稳定性的效果，从而有效提高DEFC的性能。另外，稀土元素在阳极催化材料中的应用也具有巨大的发展前景。因此还需要在理论上进一步深人研究，实现预测材料催化性能的指标。

(3)载体和催化剂间的相互影响问题也成为一个重要的研究内容。考虑到碳载体中的微孔结构，一系列新纳米结构的碳材料由于具有独特的导电性和结构特

征，也被广泛用作DEFC催化剂的碳载体，如碳纳米管类材料，但是其效果不太令人满意。改进阳极结构，如采用非碳体增强催化性能，或增加催化剂的有效活性面积。利用纳米材料的特性，如碳纳米载体的应用。

(4)制备方法上应采用新的方法以及综合运用学科交叉。来提高催化剂对C0的抗中毒性能，对乙醇氧化的催化活性最高。采用多元醇还原或者化学还原等方法制备新型的纳米催化

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催化剂对直接乙醇燃料电池的性能研究

姓名：王桔花

班级:化工0902

学号：1505090719

中国燃料乙醇产业发展现状

探究中国燃料乙醇进展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中，燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业，并划定各自试点销售区域；二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多，且行业准入门槛也在不断提高。然而，随着燃料乙醇逐步市场化，国家的支持方式将进行转变，从成本加利润，到定额补贴，再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走如何样的进展之路？ 探究中国燃料乙醇进展之路 一、概述 燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料，经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油），确实是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料，又称汽油醇。

（一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂，或者讲是增氧剂，依旧汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。 （二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油，是无铅汽油的升级换代产品 汽油里加入10%的乙醇，油品的含氧量可达到3.5%，辛烷值（我国的汽油标号）可提高近3个标号，同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国2000年才全面推广无铅汽油，2001年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油（添加MTBE的清洁汽油），但在国际上，无铅汽油早已被以MTBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。 二、世界燃料乙醇产业进展现状

自巴西、美国领先于上世纪70年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿，均已形成了规模生产和使用，1999年，美国燃料乙醇消费量约450万吨，2006年达到550万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的43%，2006年超过1000万吨。 美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依靠、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前，许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极进展燃料乙醇工业。 三、中国燃料乙醇产业进展现状 （一）概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级时期，产销的各个环节政府行为色彩比较浓，离真正的市场化有专门大距离。为了合理的利用资源，国家对燃料乙醇的立项投产特不慎重，受到严格

燃料电池及其发展前景

燃料电池及其发展前景 燃料电池及其发展前景 作者: Raymond George Klaus Hassmann燃料电池具有非同寻常的性能：电效率可达60％以上，而且可以在带着部分负荷运行的情况下进行维修，除了有低比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害的排放物。文章介绍按温度划分的4种主要燃料电池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)的性能，重点介绍高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的应用及其发展前景。 With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market,covering a wide range of application．This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC,PAFC，MCFC and SOFC．Then it puts the emphasis on SOFC and its application market．燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与汽轮发电机生产的电能相比，燃料电池具有非同寻常的特性：它的电效率可达60％以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他的有害排放物。1 燃料电池的分类目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型，从比室温略高直到高达1000℃的范围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上：(1)运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC)；(2)运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池(PAFC)；(3)运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC)；(4)运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池(SOFC)。可以将这些类型的燃料电池划分为低温型(100℃及以下)、中温型(约200℃左右)及高温型(600-l000℃)燃料电池。表1简要地列出了各种类型燃料电池的性能。中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上，而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。实用装置的功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计)，也可以给居民住宅(数kW)或是分散的电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。最适于用来驱动汽车的是低温型燃料电池。根据使用期限成本进行的经济性比较结果表明，就发电成本而言，SOFC型燃料电池要PEM型低30％。这个结果是根据SOFC型燃料电池的电效率比PEM型的高，

中温固体氧化物直接乙醇燃料电池研究

中温固体氧化物直接乙醇燃料电池研究董笑，李永丹* （天津化学化工协同创新中心，化学工程联合国家重点实验室（天津大学），天津市应用催化科学与 工程重点实验室，天津大学，天津300072，E-mail:ydli@https://www.wendangku.net/doc/f15558747.html, ） 氢气作为燃料电池最广泛使用的燃料，面临生产成本高、储运困难等应用问题；而碳氢化合物等非氢燃料能够避免这些问题，并有着更高的整体效率，因此得到了很多关注[1]。常用的镍基金属陶瓷阳极虽然活性很高，但是极易积碳失活，导致电池性能下降[2]。本文采用柠檬酸-EDTA 络合法制备了一种稳定的钙钛矿材料Sr 2Fe 1.5Mo 0.5O 6(SFM)用做固体氧化物燃料电池的阳极，并通过丝网印刷法制备了电解质支撑的SFM |La 0.8Sr 0.2Ga 0.83Mg 0.17O 3|Ba 0.5Sr 0.5Co 0.8Fe 0.2O 3(SFM |LSGM |BSCF)单电池片[3,4]。采用氢气和乙醇作为燃料对电池片进行放电测试分别获得了750℃时219.9和293.8mW cm -2，800℃时408.7和484.7mW cm -2的输出性能（如图1）。经过数小时的恒压放电，电池性能基本稳定，且未发生积碳。电池结构有待优化以进一步提高性能，SFM 对乙醇的活化机理也有待进一步探究。 图1单电池片放电性能：1）H 2作燃料；2）C 2H 5OH 作燃料 Fig.1Performances of the single cell using 1)hydrogen and 2)ethanol as fuel. 本研究为国家自然科学基金(21076150，21120102039)资助项目。 参考文献： [1]McIntosh S,Gorte RJ.Chem.Rev.,2004,104:4845 [2]Gorte RJ,Vohs JM.Annu.Rev.Chem.Biomol.En.,2011,2:9 [3]Wang ZM,Tian Y,Li YD.J.Power Sources,2011,196:6104 [4]Li HJ,Tian Y,Wang ZM,Qie FC,Li YD.RSC Advances,2012,2:3857 Intermediate temperature solid oxide fuel cells directly utilizing ethanol as the fuel Dong Xiao,Li Yongdan* (State Key Laboratory for Chemical Engineering (Tianjin University),School of Chemical Engineering and Technology,Tianjin University,Tianjin,300072,China,E-mail:ydli@https://www.wendangku.net/doc/f15558747.html,) As the most widely used fuel for fuel cells,hydrogen with its high cost,faces problems on storage and transportation which limit its industry utilization.Non-hydrogen fuels are able to avoid these problems,and have a higher overall efficiency,thus to get a lot of https://www.wendangku.net/doc/f15558747.html,monly used nickel cermet anode has a high activity to hydrocarbon fuels,but suffers serious carbon deposition,leading to anode inactivation and performance degradation.Here,we adopts EDTA-citric acid complexing method to prepare a stable perovskite material Sr 2Fe 1.5Mo 0.5O 6(SFM)as the anode of solid oxide fuel cell,and a single cell with a configuration of electrolyte supported SFM|La 0.8Sr 0.2Ga 0.83Mg 0.17O 3|Ba 0.5Sr 0.5Co 0.8Fe 0.2O 3(SFM|LSGM|BSCF)is fabricated by a screen printing https://www.wendangku.net/doc/f15558747.html,ing hydrogen and ethanol as fuel,the discharge performances were 219.9and 293.8mW cm -2at 750o C,408.7and 484.7mW cm -2at 800o C,respectively.After hours of constant voltage discharge,the 1）2）

浅谈燃料电池的发展

浅谈燃料电池的发展 [摘要] 本篇文章收集了当前国内外从事燃料电池及燃料电池电动车公司或科研机构的大量资料、信息。综合介绍了燃料电池的工作原理、结构特点、优缺点、研制动向，并对国内外汽车公司的燃料电池电动车的研制现状、技术难点、发展趋势、市场预测及竞争的态势作了客观的介绍。 关键词：汽车燃料电池混合动力汽车 前言 当人类步人21世纪，开始面临着三大难题：减少大气污染、改善人类生态环境、节省石油资源。而汽车被认为是上述三大难题的始作俑者。据介绍全球大气污染的近一半是由于汽车造成的，全球80%以上的石油资源被汽车消耗。汽车的排放物被认为是全球温室效应的第三大制造者，它导致了全球变暖。同时人类无节制的开采导致传统的能源（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。 节能、高效、低污染的燃料电池，是解决上述三大难题的最理想的动力源，它将成为第三代动力源（第一代蒸汽机，第二代内燃机）。它的成功将会是汽车工业的又一次重大变革，也将带来下一个工业革命。所以研究开发燃料电池电动车具有战略意义。因此受到世界发达国家的高度重视，投入了大量人力物力进行研究开发并取的了很大的进展。 1 什么是燃料电池（Fuel Cell） 燃料电池是一种化学电池，但是，它工作时需要连续地向其供给活物质(能起反应的物质)——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释放出的能量转变为电能输出，所以才被称为燃料电池。具体来说，燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，通过催化剂的作用，使氢与氧发生化学反应，等温、高效、无污染地转化为电能的发电装置，其反应过程不涉及到燃烧，能量转化率可高达80％，实际使用效率是普通内燃机的２倍以上。 燃料电池（ＦＣ）具有能量转化率高，燃料多样化，环境污染小、噪声低、可靠性强、维修性好等特点。因此开发燃料电池汽车，在能源环保形式日益严峻的情况下倍受瞩目。 2 燃料电池的种类及用途 汽车用FC研究最多、最成功的是固体高分子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，由于具有能量转化率高、低温启动、无电解质泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是由于PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提高了成本；而且限制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够实现商业化。 在PEMFC的基础上，以甲醇代替纯氢直接作为燃料，可以大为简化系统，这种PEMFC称为直接甲醇燃料电池（DMFC）。DMFC具有体积小、重量轻、燃料来源丰富、价格便宜、储存携带方便等优点，是理想的汽车动力源。对于DMFC而言，甲醇的阳极氧化迟缓及甲醇通过Nafion膜（全氟磺酸膜）的渗透所引起的阳极性能衰减是限制DMFC发展的主要问题。目前许多研究人员正在开发新的替代Nafion膜的聚合物膜，也取得了很大的进展。提高甲醇氧化的催化剂活性，减少贵金属用量也是DMFC技术实用化的关键。专家们认为这项技术距离实用化至少还需7年时间。尽管如此，许多人仍把它作为FCV的首选技术进行开发和研究。 固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种全陶瓷结构FC，其能量转化效率最高，操作方便，无腐蚀，与PEMFC相比，燃料适用面广，不须用贵金属催化剂，而且不存在DMFC的液体燃料渗透问题。但是SOFC 受电解质所限，须高温（1000℃左右）工作，导致启动慢，这是SOFC在汽车上应用的致命弱点。随着SOFC 技术的发展，低温SOFC的研究取得了突破性进展，采用新型低温固体电解质和高活性的电极材料，使工

探索中国燃料乙醇发展之路(1)

探索中国燃料乙醇发展之路 在近年煤化工、能源替代、环保节能的投资热潮中,燃料乙醇无疑手持“尚方宝剑”，一则国家选定四家企业,并划定各自试点销售区域;二则每吨燃料乙醇国家补贴千元之多,且行业准入门槛也在不断提高。但是，随着燃料乙醇逐步市场化,国家的支持方式将进行转变,从成本加利润，到定额补贴,再到2008年底取消补贴，中国燃料乙醇将走怎样的发展之路???探索中国燃料乙醇发展之路????一、概述 燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料,经发酵、蒸馏、脱水后而制得的无水乙醇。车用乙醇汽油（以下简称乙醇汽油）,就是把燃料乙醇和汽油以一定比例混配而形成的一种汽车燃料,又称汽油醇。 （一）燃料乙醇是油品的优良品质改良剂，不是“油” 乙醇具有许多优良的物理和化学特性。燃料乙醇按一定比例加入汽油中，不仅是优良的油品质量改良剂,或者说是增氧剂,还是汽油的高辛烷值调和组分，因此，燃料乙醇不是简单作为替代油品使用的。? (二）乙醇汽油属于国际上通行的新配方汽油,是无铅汽油的升级换代产品? 汽油里加入１0％的乙醇,油品的含氧量可达到3.５%,辛烷值(我国的汽油标号）可提高近3个标号,同时又降低了油品的芳烃含量，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善。尽管我国200０年才全面推广无铅汽油,20０１年才在北京、上海、广州三市推广新配方汽油(添加ＭTBE的清洁汽油）,但在国际上，无铅汽油早已被以MＴBE及乙醇为添加剂的新配方汽油所代替。? 二、世界燃料乙醇产业发展现状 ?自巴西、美国率先于上世纪７0年代中期大力推行燃料乙醇政策以来，加拿大、法国、西班牙、瑞典等国纷纷效仿,均已形成了规模生产和使用，１９９9年，美国燃料乙醇消费量约４５０万吨,２0０6年达到5５０万吨，巴西则更多，2005年消费量约970万吨，占全国汽油消费量的4３％,２0０６年超过１000万吨。?美、巴等国推行燃料乙醇给国家带来巨大的综合收益，如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等，均为世界所共认。目前,许多农业资源国如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非等国政府均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。 ?三、中国燃料乙醇产业发展现状 （一)概况 由于燃料乙醇在中国的推广使用还处在初级阶段,产销的各个环节政府行为色彩比较浓,离真正的市场化有很大距离。为了合理的利用资源,国家对燃料乙醇的立项投产非常谨慎，受到严格控制。2004年２月10日,八部委联合下发《车用乙醇汽油扩大试点方案》和《车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则》，在我国部分地区开展车用乙醇汽油扩大试点工作。目前国内经过审批认可的已投产企业有四家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司。根据《车用乙醇汽油扩大试点工作

直接甲醇燃料电池资料

直接甲醇燃料电池研究进展 摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池(DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广阔的发展前景。 关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂 Performance study on direct methanol fuel cell Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so far, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had several advantages including ease transportation and storage of the fuel, reduced system weight, size and complexity, high energy efficiency. Polymer electrolyte membrane direct methanol fuel cells (PEMDMFC) were ideal power source for vehicles with bright prospects to be expected. . Key words: DMFC; methanol; crossover; membrane; electrocatalyst 0引言 由于汽车尾气污染越来越严重, 从而引起世界各国的关注。汽车尾气污染的根源在于汽车发动机使用的汽油。甲醇是一种易燃液体, 燃烧性良好, 辛烷值高,抗爆性能好。甲醇又是一种洁净燃料, 燃烧时无烟,燃烧速率快, 排气污染少。不管燃烧汽油还是燃烧甲醇作汽车的动力都需要使用内燃机, 因此其噪音污染及燃料燃烧不完全引起的排放物污染是不可避免的。使用电动汽车是解决汽车尾气污染的根本办法, 同时还可以减少内燃机造成的噪音污染。燃料电池有内燃机使用燃料重量轻, 补充燃料方便等优点, 无需充电, 它的最大优点在于可把燃料的化学能直接转变成电能, 其效率不受卡诺循环限制。直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell,简称为DMFC) 无需将甲醇转变成氢源, 利用甲醇

高二化学专题练习(原电池电解池)

专题练习(原电池电解池) 一、选择题（本题包括8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个 ．．．．选项符合题意）1．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是：（） A．氧化、还原B．还原、氧化C．氧化、氧化D．还原、还原 2．在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后：（）A．溶液的pH增大B．Na+和CO32－的浓度减小 C．溶液的浓度增大D．溶液的浓度不变，有晶体析出 3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是：（） A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4(CuO) AlCl溶液时，下图所示的电解变化曲线合理的是（） 4．用石墨作电极电解 3 A．①④B．②④C．②③D．①③ 5．某学生欲完成2HCl+2Ag=2AgCl↓+H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是（） 6．将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用 C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋3H2O D．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 7．通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1，则下列表述正确的是（） A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1 B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C．硝酸亚汞的分子式为HgNO3 D．硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2 8．某工厂以碳棒为阳极的材料电解熔解于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3，每产生1molAl，同时消耗1mol阳极的材料C，则阳极收集得到的气体为（） A．CO与CO2物质的量之比为 1：2 B．CO与CO2物质的量之比为 1：1 C．CO2与O2物质的量之比为 2：1 D．F2与O2 物质的量之比为 1：1

几种常见的电极反应式的书写

几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 江西黎川一中朱印聪 燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况： 1．电解质是KOH溶液（碱性电解质） 负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以： 负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- === 2H2O； 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此， 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-。 2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此 正极的电极反应式为：O2+ 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2-，2O2- + 4H+ === 2H2O) 3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2- 二、甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质： 1．碱性电解质（KOH溶液为例） 总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH- 负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O 2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）

2017年燃料乙醇产业现状及发展趋势分析报告

(此文档为word格式，可任意修改编辑！） 2017年1月

正文目录 1 燃料乙醇——清洁、环保的新型替代能源 (4) 1.1 车用乙醇汽油的组分配比 (4) 1.2 燃料乙醇的代际演变 (5) 2 全球燃料乙醇产业发展情况 (6) 2.1 美国燃料乙醇产业 (8) 2.2 巴西燃料乙醇产业 (9) 3 我国燃料乙醇产业概况 (10) 3.1 我国燃料乙醇行业成长空间巨大 (11) 3.2 我国主要定点生产企业及产能分布 (12) 3.3 燃料乙醇价格与油价绑定，油价低迷期将过行业回暖 (13) 3.4 补贴标准及相关政策 (15) 3.5 行业盈利情况 (17) 4 中粮生化：油价回升、成本下探解放盈利空间 (19) 4.1 玉米价格下跌成本收缩 (22) 4.2 油价上升拉高盈利天花板 (22) 4.3 成本及油价对利润增长的影响 (23) 5 风险提示 (23)

图表目录 图表1：燃料乙醇及乙醇汽油配比示意图 (4) 图表2：各代际燃料乙醇优缺点对比 (6) 图表3：几种燃料作物的乙醇产量、产率对比 (6) 图表4：燃料乙醇主要生产国产量变化 (7) 图表5：2015年世界各国燃料乙醇产量占比(单位：百万加仑) (7) 图表6：美国燃料乙醇产量逐年增长 (8) 图表7：巴西燃料乙醇市场较成熟 (9) 图表8：我国燃料乙醇产量逐年提升 (10) 图表9：乙醇汽油推广率仍待提高 (11) 图表10：燃料乙醇定点企业及产能 (12) 图表11：汽油品质比率表 (14) 图表12：油价自2014年开始萎靡，12月开始显著上涨 (15) 图表13：一代粮食乙醇补贴标准逐年下降（中粮生化数据） (16) 图表14：燃料乙醇相关政策 (17) 图表15：玉米价格快速下跌 (18) 图表16：木薯价格变化趋势 (19) 图表17：2015年各分项业务占比 (20) 图表18：乙醇业务占比逐年增长 (20) 图表19：公司燃料乙醇产销量逐年递增 (21) 图表20：2015年公司燃料乙醇销售市场分布情况 (21) 图表21：利润率受燃料乙醇售价影响较大 (23) 图表22：原料价格及油价对利润影响的分析表格 (23)

直接碳固体氧化物燃料电池的反应机理及其催化剂应用探讨

直接碳固体氧化物燃料电池的反应机理及其催化剂应用探讨 固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种氧浓差电池,是通过传递氧离子将燃料的化学能直接转换为电能的全固态新型发电装置。得益于高反应活性的氧离子,SOFC具有能量转换率高、燃料适用范围广等优势。 直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)是直接使用固体碳为燃料的SOFC,既具有固体碳能量密度高、来源丰富广泛、成本低廉等优点,也结合SOFC全固态结构、燃料适用范围广、无须任何高温液态介质等优势。本论文围绕DC-SOFC的阳极反应机理和应用不同碳源燃料的电池性能而展开,致力于为DC-SOFC的实际应用提供技术支持和理论依据。 首先,对DC-SOFC阳极反应动力学方面进行初步研究,为DC-SOFC的可行性和自维持性提供反应动力学方面的理论依据。在此基础上,探索碳燃料气化反应催化剂种类、担载量、担载方式等因素对电池性能和稳定性的影响。 发现了一种适用于DC-SOFC的天然担载催化剂的高性能生物质碳燃料,设计了以废弃塑料为燃料的SOFC系统,并得到理想的输出性能,拓展了SOFC的燃料适用范围,对SOFC的实际应用有指导作用。对DC-SOFC阳极反应动力学进行了初步研究。 通过浸渍-提拉法制备管状YSZ电解质支撑的SOFC,其电池结构为 Ag-GDC/YSZ/Ag-GDC。通过设计尾气检测系统对正在运行中的DC-SOFC产生的尾气流速和成分进行在线检测。 研究结果表明,CO在阳极上发生电化学反应被消耗,CO2在碳燃料上发生Boudouard反应产生CO;电池的工作电流越大,CO的消耗速率和产生速率也越大。CO的消耗速率可以通过设定恒定的放电电流来控制为定值,然而CO的产生速率却因碳的不断消耗而逐渐减小。 当CO的产生速率减小到小于CO的消耗速率时,电池停止工作。对800?C时DC-SOFC阳极室内碳燃料到阳极间1 cm范围内的CO和CO2的互扩散速率进行了初步估算,发现在运行电流为1 A cm-2的电流密度下工作时,CO和CO2的扩散速率足以维持DC-SOFC连续运行,或者说,由于气体扩散速率对电池性能的阻碍作用可忽略不计。 针对DC-SOFC的应用,成功开发了一种用作DC-SOFC燃料的担载Fe催化剂的活性炭制备技术,称为湿法造粒技术。这种技术具有成本低廉、环境友好、能耗低、简单快速等显著优点。 具体是通过在碳和氧化铁粉末中添加适量的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液作为粘结剂,经过混合、干燥,得到催化剂分布均匀的活性炭燃料。采用压片法制备扣式YSZ电解质支撑DC-SOFC,对比了分别以湿法造粒工艺和离子浸渍工艺制备的Fe担载活性炭为燃料的DC-SOFCs的性能和放电稳定性。 结果表明,湿法造粒法制备的Fe担载活性炭对应的DC-SOFC性能可与传统离子浸渍法制备的Fe担载活性炭相媲美,且电池的放电时间和燃料利用率优于后者。从而表明湿法造粒技术是一种有利于大规模工业生产催化剂负载碳燃料的技术,对DC-SOFC的广泛应用有重要的推动作用。 为进一步拓展DC-SOFC的材料使用范围、降低成本、提高DC-SOFC的输出性能和燃料利用率,我们探索了以不同Ca担载量的活性炭为燃料的DC-SOFCs的电化学性能,并研究了Ca担载量对电池燃料利用率的影响。结果表明,5 wt.%Ca担载量的活性炭对应的DC-SOFC的输出性能、放电寿命和燃料利用率远优于相同担

燃料电池发展现状与应用前景

燃料电池发展现状与应用前景 摘要: 介绍了各种类型燃料电池( 碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池及质子交换膜燃料电池) 的技术进展、电池性能及其特点。其中着重介绍了当今国际上应用较广泛、技术较为成熟的磷酸燃料电池和质子交换膜燃料电池。对燃料电池的应用前景进行探讨, 并对我国的燃料电池研究提出了一些建议。 关键词: 燃料电池; 磷酸燃料电池; 质子交换膜燃料电池 燃料电池有多种类型, 按使用的电解质不同来分类, 主要有碱性燃料电池(AFC) 、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 、固体氧化物燃料电池( SOFC) 、磷酸燃料电池( PAFC) 及质子交换膜燃料电池( PEMFC) 等。 1 各种燃料电池发展状况 1. 1 碱性燃料电池(AFC) 20 世纪50 年代起美国就开始对碱性燃料电池进行研究, 并在60 年代中期成功地用于Apollo 登月飞行。AFC 的优点在于除贵金属外, 银、镍以及一些金属氧化物都可以作电极催化剂, 它的阴极性能也比酸性体系要好, 而且电池的结构材料也较便宜。缺点在于对CO2 和N2 十分敏感, 故不适用于地面。在国外, 将AFC 用于潜艇及汽车的尝试已不再继续, 目前AFC 主要用作短期飞船和航天飞机的电源。 中科院长春应用化学研究所1958 年就开始研究培根型燃料电池。60 年代初开展碱性石棉膜型燃料电池的研究, 1968 年承担航天用碱性石棉膜型燃料电池的研制。中科院大连化学物理研究所在60 年代初也开始研究碱性石棉膜型燃料电池。70年代初承担了航天用碱性石棉膜型燃料电池的研制, 研制成两种类型的电池。80 年代初, 研制了潜艇用20kW的大功率碱性石棉模型燃料电池样机。 1. 2 熔融碳酸盐燃料电池( MCFC) MCFC 的电解质由Li2CO3 和K2CO3 组成, 工作温度在650 e 左右, 阴极、阳极电化学反应快, 无需贵金属催化剂。由于在较高温度工作, 可以对天然气、煤炭气化燃料进行内部重整, 直接加以利用。不需要复杂昂贵的外重整设备。另外, 燃料转换效率高, 余热利用效率也较高。但MCFC 在高温下长期工作时电解质损失造成的电池失效、隔板腐蚀对电池寿命的影响, 以及镍电极缓慢溶解所造成的性能下降都是有待解决的课题。 由美国能源研究公司(ERC) 建造, 使用内部重整的2MWMCFC 装置已经安装在加利福尼亚并入电网运行了720h, 供电1710MWh, 1997 年3 月停运,为建造和运行这类电站提供了宝贵经验。日本熔融碳酸盐研究协会在日本月光计划和新日光计划的支持下, 一个1000kW系统正在组装以评价此技术。 长春应用化学研究所于90 年代初开始研究MCFC, 在LiAlO2 微粉的制备方法和利用金属间化合物作MCFC 的阳极材料等方面取得了很大的进展。大连化学物理所从1993 年起在中科院资助下开始研制, 自制LiAlO2 微粉制造的MCFC 单体电池性能已达国际80 年代初的水平。 1. 3 固体氧化物燃料电池( SOFC) SOFC 工作温度高达1000 e , 反应速度快, 不需要贵重金属做催化剂, 不存在电解质腐蚀金属问题。碳氢化合物燃料可自动在燃料电池内部重整, 并迅速地在电极上被氧化, 燃料中杂质对电池的性能、寿命影响均很小。其燃料转换效率高, 高温余热可很好利用, 从而提高燃料的总利用效率。SOFC 可以与燃气轮机相结合, 即用燃料电池的动力代替燃气轮机的燃烧段, 总效率可望达到60%~ 70% 。SOFC 的主要问题是固体氧化物电解质所用的陶瓷材料脆性大, 目前仍很难制造出大面积的固体电解质膜, 这严重制约了建造大功率SOFC。另外, SOFC 还存在诸如电流密度小、电压降高、制造工艺复杂、成膜设备昂贵等问题。

国外燃料乙醇发展状况

国外燃料乙醇发展状况 2008-09-27 09:01:46 作者：蒲公英来源：中国生物能源网浏览次数：30 网友评论 0 条 国外燃料乙醇发展状况 随着能源需求的日益增长和石油供应紧张矛盾加剧，以及全球环境压力的不断加大，燃料乙醇以其清洁、环保和可再生性得到世界各国的普遍关注。尤其是近年原油价格高位运行，不仅美欧发达 ... 随着能源需求的日益增长和石油供应紧张矛盾加剧，以及全球环境压力的不断加大，燃料乙醇以其清洁、环保和可再生性得到世界各国的普遍关注。尤其是近年原油价格高位运行，不仅美欧发达国家采取一系列政策措施鼎立支持燃料乙醇发展，一些发展中国家也纷纷提出燃料乙醇的发展目标。目前，一些具有农业资源优势的国家，如英国、荷兰、德国、奥地利、印度、菲律宾、南非等国政府都制定了规划，积极发展燃料乙醇工业并推广应用于运输业。世界燃料乙醇产业正进入快速发展的新时期，但全球粮食价格的持续上涨引发燃料乙醇和粮食安全问题的广泛争议，燃料乙醇的环保性也受到质疑。中国燃料乙醇发展还处于起步阶段，关注和重视世界燃料乙醇产业新的发展动态，研究各国发展燃料乙醇的政策及其影响和作用，有利于我们积极应对世界燃料乙醇发展的影响，制定符合我国实际的燃料乙醇长期发展战略和政策措施。 高油价时期，各国政府推动燃料乙醇快速发展近年来，高油价促使美国、欧盟和亚洲等国的生物燃料政策发生重大变化，大幅提高生物燃料的发展目标，同时加大政策支持力度，推动燃料乙醇产能不断扩大，产量迅速增长。2006年世界燃料乙醇产量达到380亿升，相当于全球汽油消费量的2.5%。与2000年194亿升的产量相比，2006年增长了95.9%。预计2007年世界燃料乙醇产量可达440亿升，同比增长15.8%，世界燃料乙醇的产量主要集中在美国和巴西，2006年两国产量分别达到183.8亿升和160亿升，占世界总产量的90.5%。

燃料电池研究现状与未来发展

燃料电池研究现状与未来发展香山科学会议第59次学术讨论会于1996年8月24～27日举行。会议主题是“燃料电池研究现状与未来发展”。会议执行主席路甬祥与王佛松院士主持了会议。42位来自中国科学院、全国高校及公司等25个单位的燃料电池及相关学科的专家学者共同研讨燃料电池的发展现状和未来走向，以及发展我国燃料电池技术大计。 会议综述报告及中心议题讨论内容主要包括3部分：(1)燃料电池的总体评价；(2)目前处于研究开发阶段的3种类型燃料电池的评价；(3)我国发展此技术应采取的战略与策略。 一、燃料电池的技术评价 燃料电池(Fuel cell缩写FC)是将气体燃料的化学能直接转化为电能的电化学连续发电装置。电池电化学基本反应：H2十l／202＝H20和CO十1／202＝C02。自150余年前被发明以来，现已发展了6种形式。它们分别为碱性(AFC)、磷酸(PAFC)、熔融酸盐(MCFC)、固体氧化物(SOFC)、聚合物离子膜(PEMFC或SPFC)及生物燃料电池(BEFC)。 概括而言，燃料电池具有以下优点：(1)能量转换效率高达45—60％。而火电和核电为30一40％；(2)有害气体SO x、NO x及噪音排放很低；CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低；元机械振动；(3)燃料适用范围广，凡能

转化为H2和CO燃料均可使用；(4)积木性强；规模及安装地点灵活；规模小(数十千瓦级)影响能量转换效率不明显。 现PAFC在发达国家已商业化；AFC在60年代末即用于航天器。其它方面的应用不如PEMFC更具优势；BEFC尚处于实验室的探索性基础研究阶段。目前各国的燃料电池的研究开发重点主要集中在MCFC、SOFC和PEMFC上。 1．MCFC运行温度650℃，燃料适用范围广，电催化剂为非贵金属，余热可为燃气轮机所利用，适用于固定式发电电站。在各国对燃料电池的经费投入中，MCFC所占比例最大。现国外(美、日、西欧)已有100kW级发电系统的运行，预计美国2000年实现商业化，日本计划2005年实现商业化。目前MCFC研究需要解决的关键技术问题有：(1)阴极(NiO)溶解，这是影响电池寿命的主要因素；(2)阳极蠕变；(3)熔盐电质对电池双极板的腐蚀；(4)电解液流失。 2．SOFC作为运行温度最高的燃料电池(800—l000℃)，功率密度高，采用全固体结构，无腐蚀性液体，燃料适用范围广，天然气可不经重整直接使用。其尾气温度高达900℃，可为燃气轮机和蒸汽轮机所用，发电效率可达70％，如加上余热利用其燃料利用率可达90％，可用于大中小型电站，作为运载工具的驱动电源也有应用前景。目前SOFC研究十分活跃，电池模块的制备规模在美、日、德三国已达20一30kW。2000一2010年间可实现商业化。目

燃料电池原理及习题解答

燃料电池原理及习题解答 在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。 1、燃料电池总反应方程式的书写 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H+O=2HO。若燃料是含碳元222素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃2-离子和 COO=CO+2H；在碱性电解质中生成和HO，即CH+2O料电池在酸性电解质中生成CO32242222-- O。，即CH+2OH+2O=CO+3HHO222432、燃料电池正极反应式的书写 因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以 O可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O得电子生成22-2-2-离子，故正极反应式的基础都是 离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。正极产生OO＋4e-=2O2有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）2-2-2-+离子优先，O离子结合的微粒有H离子和HOO在酸性环境中，离子不能单独存在，可供O2-++。=2HO结合H离子生成H。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为O＋4H+4eO222⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液） 故在中性O生成OH离子只能结合在中性或碱性环境中，O离子也不能单独存在，OH2--或-2-2-离子， 碱性电解质溶液中，正极反应式为O＋2H=4OH。O +4e22 NaCO熔融盐混和物）和⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3322-2-2-离子，则其正CO离子可结合离子也不能单独存在，在熔融的碳酸盐环境中，O OCO生成322-- +4eO极反应式为＋2CO。=2CO322⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇） 该固体电解质在高温下可允许离子在其间通过，故其正极反应式应为=2O＋O4e。22--，在不2-2-- O 同电解质环境中，其正极反应式4eO综上所述，燃料电池正极反应式本质都是=2O＋2的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。 3、燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可 燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出负极反应式相当困难。一般燃料电 池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。 下面主要介绍几种常见的燃料电池。 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H，正极通入 O，22总反应为：2H + O === 2HO222电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：

生物质燃料乙醇的发展现状及趋势

生物质燃料乙醇的发展现状及趋势 摘要：燃料乙醇作为生物质能源的一种，以其可再生、清洁环保等方面的特性，成为化石能源的重要替代品。本文简要论述了燃料乙醇的生产技术，以及国外重 要燃料乙醇生产国的发展现状，进而说明我国发展燃料乙醇的重要性及发展趋势。 关键词：生物质；燃料乙醇；现状；趋势 Abstract：as a kind of biomass energy，fuel ethanol has become an important substitute for fossil energy because of its characteristics of renewable，clean and environmental protection.In this paper，the production technology of fuel ethanol and the development status of fuel ethanol producing countries abroad are briefly discussed，and the importance and development trend of fuel ethanol in China are illustrated. Key words：biomass；fuel ethanol；status；trends 随着石油储量不断下降，石油开采成本不断加大，环境破坏日益加剧，人们 逐渐将目光转向为核能、风能及生物质能等替代能源。燃料乙醇是目前世界各国 生产最多的生物质液体燃料，也是我国目前投入最大、研究最成熟的清洁替代能源。 一、燃料乙醇生产技术现状 第1代燃料乙醇 第1代燃料乙醇主要是以粮食或饲料为原料的生产工艺，其原理是利用原料 中的糖类物质发酵生产燃料乙醇。具有工艺成熟、淀粉转化率高等特点，但存在 的原料成本高、原料有限等问题，根据我国的相关政策规定，到2020年，以粮 食作为原料生产燃料乙醇产量被限制在150万千L以下，而以薯类和甜高粱等非 粮原料生产燃料乙醇也仅是过渡工艺，未来以农作物秸秆为代表的各类纤维类生 物质生产燃料乙醇技术，被认为是未来解决燃料乙醇的根本出路[1]。 第2代燃料乙醇 第2代燃料乙醇是指以麦秆、草等农林废弃物为原料，采用生物纤维素转化 为生物燃料的模式，与第1代燃料乙醇技术相比，第2代在环保、可持续发展方 面表现的更为出色，尤其是纤维素乙醇的原料来源相当广泛，包括秸秆、枯草等 农业废弃物均可入料，解决了第1代生产过程中耗费更多能源和使用更多化学物 质的问题[2]。目前，纤维素乙醇被世界公认为燃料乙醇产业发展方向。 二、主要燃料乙醇生产国的发展现状 截至2015年，全球生物液体燃料消费量约1亿吨，其中燃料乙醇全球产量约8000万吨，我国燃料乙醇产量约为210万吨[3]，是世界上第三大生物燃料乙醇 生产国和应用国，仅次于美国和巴西。2015年世界主要燃料乙醇生产国产量见表 1 美国主要以玉米为原料，目前是世界上燃料乙醇发展最成功的国家。美国燃料乙醇生产 量约占世界产量的33%[4]。根据美国能源部的计划，到2025年可再生物质生产的生物燃料 将代替从中东进口的石油的75%，到2030年将用生物燃料代替现在汽油使用量的30%。美国政府鼓励燃料乙醇进一步发展，并计划将燃料乙醇的添加量从10%提高到15%[5]。 巴西是以甘蔗为原料的独特优势，利用气候条件好，甘蔗种植面积广，甘蔗原料来源稳 定且供应充足等条件，成本优势明显。目前，巴西燃料乙醇已进入大规模商业化阶段。由于 燃料乙醇技术进步和效率提升，燃料乙醇在没有补贴的情况下也已具备了竞争力[6]。 近年来，欧盟、日本等经济强国也十分重视燃料乙醇的使用，并且发展十分迅速。日本 计划到2020年可再生燃料要替代3%的汽油消费量的，到2030年将石油的对外依存度降低