中國船舶重工集團公司第七- -研究所是我國唯一的艦船電力推進裝置專業(yè)研究所，成立于一九六三年四月，現(xiàn)隸屬于中國船舶重工集團公司。七一二所下設(shè)八個事業(yè)部，七個民品公司。專業(yè)范圍涉及系統(tǒng)與控制、電機、開關(guān)電器、電力電子、多種化學(xué)電源、絕緣化工材料等。其中艦船電力推進、化學(xué)電源研制和試驗?zāi)芰μ幱谌珖袠I(yè)領(lǐng)先水平。

燃料電池工作原理

     燃料電池的一般結(jié)構(gòu)為燃料(負極)電解質(zhì)(液態(tài)或固態(tài))——氧化劑(正極)。在燃料電池中，負極常稱為燃料電極或氫電極.正極常稱為氧化劑電極、空氣電極或氧電極。燃料有氣態(tài)如氫氣、一氧化碳、 二氧化碳和碳氫化合物,液態(tài)如液氫、甲醇、高價碳氫化合物和液態(tài)金屬，還有固態(tài)如碳等。按電化學(xué)強弱，燃科的活性排列次序為:肼>氫>醇>--氧化碳>烴>煤.燃料的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡單.建造燃料電池時可能出現(xiàn)的問題越少。氧化劑為純氧、空氣和鹵素。電解質(zhì)是離子導(dǎo)電而非電子導(dǎo)電的材料.液態(tài)電解質(zhì)分為堿性和酸性電解液，固態(tài)電解質(zhì)有質(zhì)子交換膜和氧化鋯隔膜等。在液體電解質(zhì)中應(yīng)用微孔膜,0.2mm~0.5mm厚。固體電解質(zhì)為無孔膜,薄膜厚度約為20um.

     燃料電池的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)電極的作用一方面是傳遞電子、 形成電流；另一方面是在電極表面發(fā)生多相催化反應(yīng)，反應(yīng)不涉及電極材料本身,這一一點與一般化學(xué)電池中電極材料參與化學(xué)反應(yīng)很不相同,電極表面起催化劑表面的作用。

     在氫氧燃料電池中，氫和氧在各自的電極反應(yīng)。氧電極進行氧化反應(yīng)放出電子,氫電極進行還原反應(yīng),吸
收電子總反應(yīng)為:

          O2 + 2H2- +2H2O

     反應(yīng)結(jié)果是氫和氧發(fā)生電化學(xué)燃燒生成水和產(chǎn)生電能。由熱力學(xué)變量可得到以下理論電動勢和理論熱效率
公式:

          Eo=- (OG/2F)=1.23V

          η=0G/AH=83.0%

     氫在負極氧化是氫原子離解為氫離子和電子的過程，若用有機化合物燃料,首先需要催化裂化或重整生成富氫氣體,必要時還要除去毒化催化劑的有害雜質(zhì)。這些反應(yīng)可在電池內(nèi)部或外部進行,需附加輔助系統(tǒng)。正極中的氧化反應(yīng)緩慢，燃料電池的活性主要依賴正極。隨著溫度升高,氧的還原反應(yīng)有相當(dāng)?shù)母纳?。高溫反?yīng)有利于提高燃料電池反應(yīng)活性。對于燃料電池發(fā)電系統(tǒng),核心部件是燃科電池組，它由燃料電池單體堆集而成單體電池的串聯(lián)和并聯(lián)選擇，依據(jù)滿足負載的輸出電壓和電流并使總電阻最低盡量減小電路短路的可能性。其余部件是燃料預(yù)處理裝置、熱量管理裝置、電壓變換調(diào)整裝置和自動控制裝置。通過燃料預(yù)處理，實現(xiàn)燃料的生成和提純。燃料電池的運行或起動,有的需要加熱,工作時放出相當(dāng)?shù)臒崃?由熱量管理裝置合理地加熱或除熱。燃料電池工作時，在堿性電解液負極或酸性電解液正極處生成水。為了保證電解液濃度穩(wěn)定生成的水要及時排除。高溫燃料電池生成水會汽化容易排除,水量管理裝置將實現(xiàn)合理的排水。燃料電池與化學(xué)電池- -樣,輸出直流電壓,通過電壓變換成為交流電送到用戶或電網(wǎng)。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過自控裝置使各個部件協(xié)調(diào)工作.進行統(tǒng)一控制和管理。