表

　各燃料电池性能

电池类型

AFC

PEMFC

PAFC

MCFC

SOFC

阳极

Pt/ Ni

Pt/ C

Ni/ Al

Ni/ ZrO

阴极

Pt/ Ag

Pt/ C

Li/ NiO

Sr/ LaMnO

电解质

KO H

、

NaO H

全氟磺酸膜

或

氧化钇、稳定的氧化锆

燃料

纯氢

重整气

净化煤气

净化重整气

重整气

天然气

工作温度

℃

室温～

200

室温～

100

～

200

600

～

700

800

～

1 000

启动时间

几分钟

< 5 s

几分钟

> 10 min

规模

/ kW

～

100

～

300

～

2 000

250

～

2 000

～

100

寿命水平

/ h

10 000

100 000

15 000

13 000

7 000

应用方向

航天飞机短期飞船电动汽车、军用潜艇、

　移动电源、洁净电站、

　卫星飞船、太空基地

洁净电站

　　燃料电池

[ 14 ]

具有高效、环境友好、安静、可

靠性高的优点。燃料电池按电解质可分为 5 类 : 碱
性燃料电池 ( AFC ) 、质子交换膜燃料电池

( PEM FC) 、硫酸盐燃料电池 ( PA FC) 、熔融碳酸盐

燃料电池 (MCFC) 和固体氧化物燃料电池 ( SOFC) 。
性能见表 2 。

燃料电池应用广泛 , 既适用于集中发电 , 也可

以用于各种规格的分散电源和可移动电源。质子交
换膜燃料电池可在室温下几秒钟快速启动 , 其工作
电流密度可达 1 ～ 4 A ・cm

- 2

, 比功率 0

11 ～ 012

kW・

- 1

, 能量转化率可达 40 %～ 50 %。因此 ,

它是电动汽车、潜艇动力源和各种可移动电源的最
佳选择 , 目前对质子交换膜燃料电池的研究已成为
燃料电池研究的主流 , 尤其是对直接以甲醇为燃料
的质子交换膜燃料电池的研究

[ 15 ]

。固体燃料电池

特别适于建造大、中型电站 , 其燃料的总发电效率
可达 70 %～80 %。熔融碳酸盐燃料电池应用于建
造区域性分散电站 , 燃料的总发电效率可达

60 %～70 %。

20 世纪汽车工业的发展 , 使得全球的车辆数

目激增至约 6 亿辆 , 因此基于无污染、零排放电动
汽车的开发与研究 , 更促使二次电池和燃料电池飞
速发展

[ 16 ]

。

有人预测 , 以化学电源为基础的人类文明社会

即将到来

[ 16 ]

。化学电源必将为可持续发展和保护

环境做出更大贡献。

12 　电化学清洁工艺

电化学过程对反应条件要求不高且具有高选择

性 , 不仅减少了副反应产物 , 还使一些特殊的化学
反应成为可能 , 它可以实现有用原料的循环使用 ,
减少污染物的产生和排放。

1211 　有机电合成

有机电合成法就是借助电极传递电子 , 使有机

物氧化或还原 , 而不采用化学品直接氧化或还原有
机物。它是电化学、有机化学和化学反应工程的交
叉学科。有机电合成具有反应条件温和 (可在常温
常压下进行) 、工艺流程简单、易于实现自动控制、
产物选择性高、副产物少、污染少甚至无污染等优
点 , 是绿色合成的必要途径之一 , 被称为绿色
工业

[ 17 ]

。

基于有机电合成的这些优点和传统化学合成的

三废污染严重的现状 , 有机电合成取得了高速发
展。电合成方法生产的有机产品已经超过了 100 多
种。世界上有机电合成的产品产量由过去的几吨增
加到 10 万多吨。

有机电合成法生产重要化工原料己二腈早已被

人们所熟知。以 Ce

4 +

/ Ce

3 +

或 Mn

3 +

/ Mn

2 +

为氧化

还原媒质间接电氧化法合成氟代苯甲醛

[ 18 ]

, 母液

可循环使用 , 整个工艺基本无污染物产生。再如 ,
可采用阴极间接电氧化的方法以各种氧化媒质对烯
酸进行间接环氧化 ; 用成对电解合成重要生化试剂

L - 磺基丙氨酸以及环氧化合物、1 ,2 - 二醇化合

物、邻卤代醇等重要有机化合物。

有机电合成技术应用广泛 , 有广阔的发展

前景。

1212 　电化学水消毒

工业废水、生活污水、游泳池水、饮用水等水

的处理与制备都涉及到消毒技术。常见的消毒技术
主要有氯消毒、臭氧消毒以及紫外辐射消毒。氯是
一种优质消毒剂 , 有很强的杀菌灭藻作用 , 且价格
低廉 , 应用比较广泛 , 但氯消毒技术有很大的不足
之处 , 氯消毒过程不仅具有高危险性 , 而且会产生

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　化　　　工　　　进　　　展　　　　　　　　　　　　

2003

年第

卷　