燃料電池發展歷史

❶ 蓄電池的發展歷史。

在古代，人類有可能已經不斷地在研究和測試「電」這種東西了。一個被認為有數千年歷史的粘土瓶在1932年於伊拉克的巴格達附近被發現。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來儲存靜電用的，然而瓶子的秘密可能永遠無法被揭曉。
不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏特就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對「伏特電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的「本生電池」和「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

也是在1860年，法國的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒(鋅－伏特原型電池的負極，經證明是作為負極材料的最佳金屬之一)，而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統被稱為「濕電池」。雷克蘭士製造的電池雖然簡陋但卻便宜，所以一直到1880年才被改進的「干電池」取代。負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），電解液變為糊狀而非液體，基本上這就是現在我們所熟知的碳鋅電池。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

1890年Thomas Edison 發明可充電的鐵鎳電池

1896年在美國批量生產干電池

1896年發明D型電池.

1899年Waldmar Jungner 發明鎳鎘電池.

1910年可充電的鐵鎳電池商業化生產

1911年我國建廠生產干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠）

1914年Thomas Edison 發明鹼性電池.

1934年Schlecht and Akermann 發明鎳鎘電池燒結極板.

1947年Neumann 開發出密封鎳鎘電池.

1949年Lew Urry (Energizer) 開發出小型鹼性電池.

1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 開發出太陽能電池.

1956年Energizer.製造第一個9伏電池

1956年我國建設第一個鎳鎘電池工廠（風雲器材廠（755廠））

1960前後Union Carbide.商業化生產鹼性電池，我國開始研究鹼性電池（西安慶華廠等三 家合作研發）

1970前後出現免維護鉛酸電池.

1970前後一次鋰電池實用化.

1976年Philips Research的科學家發明鎳氫電池.

1980前後開發出穩定的用於鎳氫電池的合金.

1983年我國開始研究鎳氫電池（南開大學）

1987年我國改進鎳鎘電池工藝，採用發泡鎳，電池容量提升40％

1987前我國商業化生產一次鋰電池

1989年我國鎳氫電池研究列入國家計劃

1990前出現角型（口香糖型）電池，

1990前後鎳氫電池商業化生產.

1991年Sony.可充電鋰離子電池商業化生產

1992年Karl Kordesch, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger 取得鹼性充電電池 專利

1992年Battery Technologies, Inc.生產鹼性充電電池

1995年我國鎳氫電池商業化生產初具規模

1999年可充電鋰聚合物電池商業化生產

2000年我國鋰離子電池商業化生產

2000後燃料電池，太陽能電池成為全世界矚目的新能源發展問題的焦點.

❷ 能不能簡述下燃料電池材料的發展歷程啊有急用，謝了啊。。。

燃料電池在發達國家的研究進展非常迅速。目前，已研製成功11MW、5MW、1MW的示範性磷酸燃料電池，並已經投入運行。由美國西屋公司在97年研製的固體氧化物燃料電池堆，已經成功地在日本東京和大阪兩個城市試驗完畢。美國國際燃料電池公司生產的PC-25型號的燃料電池最大功率可達200KW，目前已經進入了批量生產階段。該公司所提供的4.5MW和1MW電池堆已經於98年在日本進行了調試運行。同時，美國政府也十分支持燃料電池的開發，2000年美國預計對燃料電池的開發經費為4000萬美元，據報道，2001年度的預算申請額急劇增加到了1億美元。此外，安裝一定功率的燃料電池供電設備，政府還會給予總費用1/2的補貼。由於具有友好的開發環境，許多企業都加入到開發燃料電池的行列之中。我們鄰國日本從八十年代起開始研究和開發燃料電池。分別制定了1978年的「月光計劃」和1993年啟動的「新日光計劃」。經過階段性研究，日本在1981年由東京電力公司研製出了4500KW，接著1989年又推出了11000KW燃料電池裝置。1989年的11000KW燃料電池裝置，是由美國通用電力和日本東芝合資公司共同開發的IFC，它堪稱是世界上最大的磷酸型燃料電池發電廠。
同樣，我國在燃料電池開發中進行了許多研究工作。燃料電池在中國的研究起步比較晚，雖然早在上個世紀60年代末，我國科學家就已經開展了對燃料電池的研究。然而，由於種種原因，在七十年代後期許多研究就相繼停止了。這導致我國的燃料電池技術與世界先進水平差距較大。進入了九十年代初，由於國外民用燃料電池的迅速發展，我國又興起了對燃料電池的研究熱。我國的質子交換膜燃料電池（PEMFC）技術研究在「九五」期間被列為國家「九五」計劃中重大科技攻關項目之一，在國家自然科學基金會、「863」計劃和國家科委等的支持下，目前有一大批高等院校如清華大學、北京科技大學、上海交通大學、武漢大學、華南理工大學等都加入到了燃料電池的基礎理論研究中來，大連化物所、天津電源研究所、北京福源公司、上海神力科技有限公司等在PEM燃料電池技術的研究方面都取得了重要成[4]，在「十五」期間，我國的燃料電池技術可望得到突破性進展。通過十幾年的不懈努力，在燃料電池技術方面的研究我國已經取得了很大的進展，特別是在PEM燃料電池方面，但由於我們起步比較晚，很多技術仍然處於科研階段。國家科技部和中國科學院在「九五」中安排了「燃料電池技術」攻關項目，以大連化物所為牽頭單位，在全中國開展了PEM燃料電池的電池材料與電池系統的研究。旨在開發具有自主知識產權的燃料電池技術，主攻PEM燃料電池。目前以純氫為燃料的30kW PEM燃料電池為動力的中巴車，已於2001年1月成功運行，該電池堆整體性能相當於賓士、福特與加拿大巴拉德公司聯合開發的MK7PEM燃料電池電動車的水平。該中巴車是我國第一台真正意義上的燃料電池驅動的電動汽車，擁有自主的知識產權，將對我國的環保、能源及交通等領域產生深遠的影響，開辟了綠色動力的新紀元[5]。
綜上所述，目前燃料電池技術已處於商業化的前夜，阻礙燃料電池商業化的最大障礙目前有兩個：一個是成本，另一個是氫源。國際上正在開發燃料電池批量生產技術，研製新電池材料，進一步降低成本。盡管PEM燃料電池具有高效、環境友好等突出優點，但目前只能在特殊場所應用和試用。若作為商品進入市場，必須大幅度降低成本，使生產者和消費者均能從中獲得利益。如作為電動車動力源，PEM燃料電池造價應能與汽油、柴油發動機相比(約50$/kW)，若作為各種攜帶型動力源，其造價必須與各種化學電源相當。盡管國際上主要汽車公司都正式宣布在2007年實現燃料電池汽車的商業化，但仍在許多問題有待解決，而且有些問題至今沒有找到解決的方法，隨著研究開發的深入，還必然會產生一些新問題。同時科學家們也在不斷開發可用氫的來源，目前可用氫的主要來源有兩類：一類是純氫，其技術已經成熟，但需要建立加氫站；另一類是甲醇或重整制氫，技術還需要進一步完善。專家估計，最早進行商業化的燃料電池汽車在2006—2008年可進入市場。在國內，千瓦級PEM燃料電池方面已基本完成試運行，具備了商業化開發的能力，該技術在國際上也產生了一定的影響。但用於剛剛起步的電汽車，還需要進一步加強研發力量，多完成一些技術上的突破， 使我國的汽車產業在短時間內趕超發達國家水平，保護地球環境的重要性今後將尤為突出，所以21世紀以燃料電池為動力的交通體系有望得以實現，同時可以更好地改善城市中汽車污染嚴重等問題。

❸ 電池的發明以及電池工業的發展史

電池

不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年的一天，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的 「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅—銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「 蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。

電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時，電池非靜電力（化學力）所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質，與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ，通常用安培小時作單位。在電池反應中，1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行，同時電池內阻也要引起電動勢降，因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小 。

電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池 。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。

干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳／二氧化錳／氯化銨溶液／鋅體系的濕電池。經發展，干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外，還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差，用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態，因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池，有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。

糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒，它既是電池的負極又兼作容器，在放電過程中它要被逐漸溶解；中央是一根起集流作用的碳棒；緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料（石墨或乙炔黑）所構成的混合物，它與碳棒一起構成了電池的正極體，也叫炭包。為避免水分的蒸發，干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極：Zn→Zn2+＋2e

碳極:

紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70～100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基，用調好的糊狀物塗敷其表面，再經過烘乾製成紙板，以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2～3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。

鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35％的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ，因此鹼性鋅 -錳干電池能在－20℃溫度下工作，並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次，但充電前不能進行深度放電（保留60％～70％的容量），並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。

疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅（正極）組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙，它貼在鋅皮的上面；隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層，起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩，其結構緊湊、體積小、體積比容量大，但貯存壽命短且內阻較大，因而放電電流不宜過大。

蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來，使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後，兩電極板表面形成新的化合物，這時若用適當的反向電流通入蓄電池，就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質，供下次放電再用，此過程叫充電，即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次，故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同，蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池，後四種為鹼性電池。

鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ，極板的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（ Pb2+）轉移到電解液中，在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（ PbO2 ）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由於負極板帶負電，因而兩極板間就產生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極板上的電子不斷經外電路流向正極板，這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上，由於電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成 2價的鉛正離子（ Pb2+），並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為

隨著蓄電池的放電，正負極板都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導致電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為

鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 （ 尤其適於乾式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。採用新型鉛合金，可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命；採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ，則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外，開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。

鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔 Ni（OH）3 〕，負極板為金屬鎘（ Cd ）；而 放 電 終 止時，正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕， 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕，電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。在充放電過程中總的化

由充放電過程中的化學反應可知，電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化，因而只能根據電壓的變化來判斷

充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的，這就避免了氫氣的發生；而在正極上產生的氧氣，由於電化學作用被負極吸收，因此防止了氣體在蓄電池內部集聚，從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史，最初用作牽引、起動、照明及信號電源，現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構，這種結構的內阻很小，適用於脈沖大電流放電，能滿足大功率設備的供電需要；此外，電極採用壓成式、燒結式和箔式。

金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質，金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等；電解質為水溶液。其中鋅

❹ 氫能發電的歷史現狀

大型電站，無論來是水電、火源電或核電，都是把發出的電送往電網，由電網輸送給用戶。但是各種用電戶的負荷不同，電網有時是高峰，有時是低谷。為了調節峰荷、電網中常需要啟動快和比較靈活的發電站，氫能發電就最適合搶演這個角色。
更新的氫能發電方式是氫燃料電池。這是利用氫和氧（成空氣）直接經過電化學反應而產生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產生氫和氧的逆反應。70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業性開發，日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國有30多家廠商在開發燃料電池.德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發電方式已引起世界的關注。
燃料電池的簡單原最巧是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能源轉換效率可達60%—80%，而且污染少，雜訊小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發電裝置很小，造價很高，主要用於宇航作電源。現在已大幅度降價，逐步轉向地面應用。目前，燃料電池的 種類很多。

❺ 燃料電池的起源

燃料電池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大約160年的歷史。
由於燃料轉換效率高，排放低，適合在未來替代石油產品作為汽車的能源。
目前主要用於電動汽車。 簡單地說，燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在於燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能「儲電」而是一個「發電廠」。燃料電池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大約160年的歷史。
1：利用天然氣的發電系統
MCFC需要供給的燃料氣體是H2，它可由天然氣中的CH4改質生成，其反應在改質器中進行。改質器出口的溫度為600℃，符合MCFC的工作溫度，能原樣直接輸送到燃料極側。
另一方面，空氣極側需要的O2通過空氣壓縮機供給。另一個反應因素CO2，空氣極側反應等量地再利用發電時燃料極產生的CO2。除了有CO2外，燃料極排出氣體還含有未反應的可燃成份，一起輸送到改質器的燃燒器側，天然氣改質所必需的熱量就由該燃燒熱供給。這種情況下，排出的燃料氣體會含有過多的H2O，將影響發熱量，為此一般是先將排出燃料氣體冷卻，將水份濾去後再輸送到改質器的燃燒側。從改質器燃燒側出來的氣體與來自壓縮機的空氣相混合後供給空氣極側。
實際的電池因內部存在電阻會發熱，故通過在空氣極側中流過的大量氧化氣體（陰極氣體，即含有O2、CO2的氣體）來除去其發生的熱。一般是按600℃供給的氣體在700℃下排出，這一指標可通過在空氣極側進行流量調整來控制，為此採用陰極氣體的再循環，即，空氣極側供給的氣體為以改質器燃燒排氣與部分空氣極側排出氣體的混合體，為了保持電池入口和出口的溫度為最佳溫度，可將再循環流量與外部供給的空氣流量一起調整。
來自空氣極側的排氣為高溫，送入最終的膨脹式透平，進行動力回收，作為空氣壓縮動力而應用。剩餘的動力，由發電機發電回收，從而能提高整套系統的效率。另外，天然氣改質所必需的H2O（水蒸汽）可從排出的燃料氣體中回收的H2O來供給。
這種系統的效率可達55~60%。在整套出力中MCFC發電量份額佔90%。絕大部分的發電量是由MCFC生產的。如果考慮到排氣形成的動力回收和若乾的附加發電，廣義上也能稱為聯合發電。
在使用PAFC的情況下，若以煤炭為燃料發電時就不容易了，採用天然氣時，其構成類似於MCFC機組，基本上是由電池本體發電。原因是PAFC排出氣體溫度較低，與其進行附加發電不如作為熱電聯產電源。
SOFC能和較高溫度的排氣體構成附加發電系統，由於SOFC不需要CO2的再循環等，結構簡單，其發電效率能達到50-60%。

❻ 燃料電池簡史是什麼

燃料電池歷史可以追溯到19世紀。1839年英國法官和科學家威廉·格羅夫（William Robert Grove）所進行的電解實驗，即使用電將水分解成氫和氧，後來被人們稱為燃料電池。

從格羅夫第一次進行燃料電池的實驗到現在，人們對燃料電池的研究已有160多年的歷史。1889年，英國人Ludwig Mond和Charles Langer兩位化學家試圖用空氣和工業煤氣製造一個實用的能提供電能的裝置，「燃料電池」一詞也就隨著他們的發明而誕生了。20世紀初，W.H.Nernst和F.Haber對碳的直接氧化式燃料電池進行了許多研究。20世紀中葉以來，燃料電池的研究得到迅速發展。20世紀50年代末，英國劍橋大學的培根（Bacon）教授用高壓氫、氧氣體演示了功率為5千瓦的燃料電池，工作溫度為150℃。隨後建造了一個6千瓦高壓氫氧燃料電池的發電裝置。進入60年代，由美國通用電器公司（GE）把該系統加以發展，成功地給阿波羅（Appollo）等登月飛船提供電力。除了用於航天工業，在地面實用燃料電池電站的研究中，幾兆瓦級的磷酸燃料電池的發電裝置已經研製成功，在日本東京灣附近已建成一套示範性裝置。200多台燃料電池電站在世界各地運行。日本首相成為燃料電池轎車的第一位顧客；聯邦快遞公司用燃料電池汽車忙碌奔波於東京街頭；燃料電池公共汽車在歐美十幾個城市進行預商業化示範；全世界人通過互聯網看到美國總統布希試用燃料電池手機；美國士兵配備著移動式燃料電池在伊拉克作戰；德國的燃料電池潛艇在水下悄無聲息地游弋。可見燃料電池已受到了普遍的關注，而且它在很多領域都發揮著較大的優勢和作用。

❼ 氫燃料汽車的研究歷史

1960年代後期，RogerE.Billings製造了燃料電池的原型。在燃料電池氫汽車的發展主要有三個障礙。
首先，氫的密度很低，就算燃料以液態形式儲存在

低溫瓶或壓縮氣體瓶，在那些空間能夠儲存的能量十分有限，目前國外使用的都是保溫箱，儲存液態氫。一些科學家已經開始研究固態氫。有些研究已經用特別結晶體來儲存氫在較高密度的環境中，而且更安全。另外一種方法是不儲存氫分子，而使用氫重組器來從傳統燃料如甲烷、汽油和乙醇，提取氫。很多環保分子對此想法不感興趣，因為它依賴了化石燃料。可是，這是有效的重組程序。使用重組過的汽油或乙醇來推動燃料電池，仍比使用內燃引擎來得有效。現在氫燃料電池，主要使用液氫，低溫瓶或壓縮氣體瓶因為不適用。已經被淘汰。
其次，製造在氫汽車提供電力可靠燃料電池，耗資頗高。科學家努力研究令燃料電池的成本盡量便宜，同時又有足夠硬度以抵受撞擊和震動這些汽車的基本問題。燃料電池的設計大都脆弱，故不能在那些情況下保存。加上很多設計都需要稀有物如鉑作為加速劑，令工作更順暢，而加速劑可能污染氫的純凈度，不利氫的提供。為了大面積削減成本，必須尋找其它材料作催化劑，停止對鉑的使用。
第三個問題是氫可作為能量的攜帶者而非能源。它必須從化石燃料或其他能源提取，因此引起能量的流失（因為從其他能源到氫又回到能量的轉換並非百分百有效）。因為任何能源都有缺點，轉換到氫會引起關於如何產生這種能源的政治決定。
最近有方法成功直接從太陽和水，透過金屬的催化劑，產生了氫。這或能使從太陽能轉成氫有一個便宜、直接、清潔的途徑。

❽ 燃料電池的歷史沿革

1839年英國的Grove發明了燃料電池，並用這種以鉑黑為電極催化劑的簡單的氫氧燃料電池點亮了倫敦講演廳的照明燈。1889年Mood和Langer首先採用了燃料電池這一名稱，並獲得200mA/m2電流密度。
對於大型電站，火力發電由於機組的規模足夠大才能獲得令人滿意的效率，但裝有巨型機組的發電廠又受各種條件的限制不能貼進用戶，因此只好集中發電由電網輸送給用戶。但是機組大了其發電的靈活性又不能適應戶戶的需要，電網隨用戶的用電負荷變化有時呈現為高峰，有時則呈現為低谷。為了適應用電負荷的變化只好備用一部分機組或修建抽水蓄能電站來應急，這在總體上都是以犧牲電網的效益為代價的。傳統的火力發電站的燃燒能量大約有近70%要消耗在鍋爐和汽輪發電機這些龐大的設備上，燃燒時還會排放大量的有害物質。而使用燃料電池發電，是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，沒有轉動部件，理論上能量轉換率為100%，裝置無論大小實際發電效率可達40%～60%，可以實現直接進入企業、飯店、賓館、家庭實現熱電聯產聯用，沒有輸電輸熱損失，綜合能源效率可達80%，裝置為積木式結構，容量可小到只為手機供電、大到和火力發電廠相比，非常靈活。

❾ 電池的發展歷史

在古代，人類有可能已經不斷地在研究和測試「電」這種東西了。一個被認為有數千年歷史的粘土瓶在1932年於伊拉克的巴格達附近被發現。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來儲存靜電用的，然而瓶子的秘密可能永遠無法被揭曉。
不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。

1780年，義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，彷彿受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻並無此種反就。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電，他稱之為「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文，公布於學術界。

伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣，他們競相重復枷伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法，義大利物理學家伏特在多次實驗後認為：伽伐尼的「生物電」之說並不正確，青蛙的肌肉之所以能產生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發生了化學反應，金屬片之間就能夠產生電流。

1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來。用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池──「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗，電報機的電力來源。

義大利物理學家伏特就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家，他的注意點主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象，他想這可能與電有關，但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的，他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的，與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認為這是使實驗成功所必須的），並用金屬線把兩個金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的，蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。

1836年，英國的丹尼爾對「伏特電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，製造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱「丹尼爾電池」。此後，又陸續有去極化效果更好的「本生電池」和「格羅夫電池」等問世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。

1860年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是，當電池使用一段使電壓下降時，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為「蓄電池」。

然而，無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動時很危險。

也是在1860年，法國的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒(鋅－伏特原型電池的負極，經證明是作為負極材料的最佳金屬之一)，而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統被稱為「濕電池」。雷克蘭士製造的電池雖然簡陋但卻便宜，所以一直到1880年才被改進的「干電池」取代。負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），電解液變為糊狀而非液體，基本上這就是現在我們所熟知的碳鋅電池。

1887年，英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會溢漏，便於攜帶，因此獲得了廣泛應用。

1890年Thomas Edison 發明可充電的鐵鎳電池

1896年在美國批量生產干電池

1896年發明D型電池.

1899年Waldmar Jungner 發明鎳鎘電池.

1910年可充電的鐵鎳電池商業化生產

1911年我國建廠生產干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠）

1914年Thomas Edison 發明鹼性電池.

1934年Schlecht and Akermann 發明鎳鎘電池燒結極板.

1947年Neumann 開發出密封鎳鎘電池.

1949年Lew Urry (Energizer) 開發出小型鹼性電池.

1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 開發出太陽能電池.

1956年Energizer.製造第一個9伏電池

1956年我國建設第一個鎳鎘電池工廠（風雲器材廠（755廠））

1960前後Union Carbide.商業化生產鹼性電池，我國開始研究鹼性電池（西安慶華廠等三 家合作研發）

1970前後出現免維護鉛酸電池.

1970前後一次鋰電池實用化.

1976年Philips Research的科學家發明鎳氫電池.

1980前後開發出穩定的用於鎳氫電池的合金.

1983年我國開始研究鎳氫電池（南開大學）

1987年我國改進鎳鎘電池工藝，採用發泡鎳，電池容量提升40％

1987前我國商業化生產一次鋰電池

1989年我國鎳氫電池研究列入國家計劃

1990前出現角型（口香糖型）電池，

1990前後鎳氫電池商業化生產.

1991年Sony.可充電鋰離子電池商業化生產

1992年Karl Kordesch, Josef Gsellmann and Klaus Tomantschger 取得鹼性充電電池 專利

1992年Battery Technologies, Inc.生產鹼性充電電池

1995年我國鎳氫電池商業化生產初具規模

1999年可充電鋰聚合物電池商業化生產

2000年我國鋰離子電池商業化生產

2000後燃料電池，太陽能電池成為全世界矚目的新能源發展問題的焦點

❿ 燃料電池有什麼樣的發展歷程

這種先進的發電技術原理，早在19世紀前半葉就由英國科學家格勞勃發明了，但由於技術和經濟原因，長期未能應用於實際。到本世紀60年代，隨著航天技術發展的需要，為解決其電源問題而開發應用了這種發電技術，才由美國公司研製成功，隨後就首先隨阿波羅登月船上了月球。與此同時，1967美國煤氣公司還制訂了燃料電池民用計劃，開始進行研究開發。隨後，日本、歐洲一些國家也參與了這項高技術的研究工作。

近20年來，美、日對燃料電池的發展都很重視。投入研究與發展經費大、進展快，效果好。

美國是發展燃料電池最快的國家，到1990年時已有23台燃料電池機組在運行，總裝機容量已達11萬千瓦。美國發展燃料電池的技術重點是提高燃料利用率，降低燃料電池的生產費用和發電成本，並注重多途徑開發技術。

1990年初，美國貝爾實驗室採用製造半導體所用的類似技術研製成功了微晶元式燃料電池，它能將混合氣體（煤氣）做燃料直接轉化成電，每公斤煤氣可發電1千瓦。這種燃料電池是由一個不到5000億分之一米厚的可滲透煤氣的氧化鋁薄膜夾在兩個薄鉑片之間組成。其優點是重量輕，成本低，充電方便，只需更換煤氣膠囊。可取代目前使用的蓄電池和攜帶型發電器。美國西屋公司已建成磷酸型1500千瓦級的燃料電池電站，現正建造7500千瓦級的新電站。美國還開發成功3千瓦固體燃料電池，正在研製25千瓦級固體電池。

美國能源部最近又研製成功一種陶瓷燃料電池，這種電池是將液體或氣體燃料放在兩塊波紋狀陶瓷片裡面，使燃料同氧化劑直接進行化學反應獲得電能，因而它可不需要一般燃料電池所需的燃料箱。它同其他燃料電池相比，釋放的功率高2倍，發電效率已達55%～60%。

日本對燃料電池的開發也比較早，從1961年日本富士電機公司開始研製，到1972年製成10千瓦的鹼性電池，1973年又轉入磷酸型電池開發，發展也很快。80年代初，日本就將發展燃料電池列入「月光計劃」，1986年起在某些地區就已推廣燃料電池發電。1991年5月12日，日本東京電力公司在千葉縣五井發電廠成功地建成了目前世界上最大功率的磷酸型燃料電池發電裝置，輸出功率達1.1萬千瓦。發電效率為41%。該燃料電池為磷酸水冷式，屬第一代產品。據估算，這套燃料電池組進入實用階段後，至少可滿足5000戶民用住宅的電力需求，因此，有人把它視為燃料電池步入商業化的第一步，具有較高開發價值。

1989年日本已建成200千瓦的這類電站，正著手建造4500千瓦級的電站。

第二代燃料電池是熔融碳酸鹽燃料電池，也已進入工業試驗階段。日本已在30千瓦級水平上獲得了成功。第三代燃料電池是固體電解質燃料電池，日本已在1千瓦級水平上試驗成功。1991年末，日本各電力公司和城市燃氣公司在大阪組成了磷酸型燃料電池發電技術研究合作社，計劃在1991年底前建成功率為5000千瓦和1000千瓦的新型燃料電池，1992年，日、美又決定聯合共同研製燃料電池，是以氣化煤作燃料的加高壓反應的類型，目標是在21世紀初，使30萬千瓦級電池達到實用化。

日本政府已在實施一項長期的推進燃料電池計劃，要在20世紀90年代初在商業區、醫院、體育場所等部門大面積地使用燃料電池；90年代中、後期，在工業企業推廣；21世紀初達到全國發電總量的13%，使燃料電池成為未來的重要新能源。目前正在籌建5000千瓦級燃料電池電站，能連續運行8000小時，動力效率為40%，混合熱效率80%，預計2005年，日本將有1000萬千瓦的燃料電池廣泛應用於各個領域。

90年代初，日本還開始研製一種超微型「生物燃料電池」，它的原理同以氫為燃料的電池一樣，但它是以人的血液中的葡萄糖為主要燃料的。它的主要用途是為人造胰臟器官提供動力，將其埋藏於病人體內。它可產生的最高電壓估計為1.1伏特，電流強度為0.1安培。

專家們預測，隨著燃料電池發電技術的進一步突破，作為新型電源供應系統，到21世紀中期，有可能取代火力發電，形成強大的燃料電池發電網路，成為重要的二次能源。