质子交换膜燃料电池的特点优缺点

　　质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC）是一种燃料电池，作为一种真正的绿色环保能源，其极高的理论比能量（对氢-空气体系而言，其理论比能量高达32940WhPkg，远远大于现有其它任何一种化学电源）被认为是未来交通工具、分布式电站及各类电子产品等主要的供能电源之一。

　　特点

　　（1）能量转化效率高。通过氢氧化合作用，直接将化学能转化为电能，不通过热机过程，不受卡诺循环的限制。

　　（2）可实现零排放。其的排放物是纯净水（及水蒸气），没有污染物排放，是环保型能源。

　　（3）运行噪声低，可靠性高。PEMFC电池组无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。

　　（4）维护方便。PEMFC内部构造简单，电池模块呈现自然的“积木化”结构，使得电池组的组装和维护都非常方便；也很容易实现“免维护”设计。

　　（5）发电效率受负荷变化影响很小，非常适合于用作分散型发电装置（作为主机组），也适于用作电网的“调峰”发电机组（作为辅机组）。

　　（6）氢是世界上多的元素，氢气来源极其广泛，是一种可再生的能源资源，取之不尽，用之不绝。可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行重整制氢；也可通过电解水制氢、光解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。

　　（7）氢气的生产、储存、运输和使用等技术目前均已非常成熟、安全、可靠。

　　燃料电池使用氢气为燃料。在近5—10年内，氢气的来源可能仍以化石燃料重整制氢为主；但从长远来说，人们更倾向于将氢气视为储能载体，氢气来源将主要依靠可再生的能源资源。在人类社会进入氢能经济时代后，氢能将主要来自太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能以及生物能。太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能将大规模用于发电并用于电解水，从而大量地将这些不可直接存储的能量以氢能形式存储起来，供人们需要时使用；此外，通过生物制氢的方法，城市和农村地区可以从有机垃圾和植物体中获取大量的生物能（如甲烷）。

　　优缺点

　　优点：

　　1、其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；

　　2、发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。

　　3、质子交换膜燃料电池工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等

　　4、被公认为电动汽车、固定发电站等的能源。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏直接影响电池的使用寿命。

　　缺点：

　　1、制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；

　　2、对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；

　　3、某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池（DMFC）的质子交换膜。