中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七- -研究所是我國(guó)唯一的艦船電力推進(jìn)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(guó)船舶重工集團(tuán)公司。七一二所下設(shè)八個(gè)事業(yè)部，七個(gè)民品公司。專業(yè)范圍涉及系統(tǒng)與控制、電機(jī)、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(jìn)、化學(xué)電源研制和試驗(yàn)?zāi)芰μ幱谌珖?guó)同行業(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(fù)極)電解質(zhì)(液態(tài)或固態(tài))——氧化劑(正極)。在燃料電池中，負(fù)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?xì)浠衔?液態(tài)如液氫、甲醇、高價(jià)碳?xì)浠衔锖鸵簯B(tài)金屬，還有固態(tài)如碳等。按電化學(xué)強(qiáng)弱，燃科的活性排列次序?yàn)?肼>氫>醇>--氧化碳>烴>煤.燃料的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單.建造燃料電池時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)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(wú)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(diǎn)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(jìn)行氧化反應(yīng)放出電子,氫電極進(jìn)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(dòng)勢(shì)和理論熱效率
公式:

          Eo=- (OG/2F)=1.23V

          η=0G/AH=83.0%

     氫在負(fù)極氧化是氫原子離解為氫離子和電子的過(guò)程，若用有機(jī)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(shí)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(jìn)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(duì)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(fù)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(dòng)控制裝置。通過(guò)燃料預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)燃料的生成和提純。燃料電池的運(yùn)行或起動(dòng),有的需要加熱,工作時(shí)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(shí)，在堿性電解液負(fù)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(shí)排除。高溫燃料電池生成水會(huì)汽化容易排除,水量管理裝置將實(shí)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(guò)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(guò)自控裝置使各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作.進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理。