燃料电池发电技术.pdf

2006年节能与可再生能源发电技术研讨会论文集 燃料电池发电技术 龙会国 (湖南省电力试验研究院，湖南长沙410007) 摘要：燃料电池具有高效、环境友好特点，被认为是2l世纪最有潜力的发电技术。分析了燃料电池发电 技术的原理、分类、特点及应用，介绍了各种燃料电池的优缺点以及应用范围，简述了燃料电池固态、液态 和气态燃料的一般处理原理和步骤，论述了燃料电池发电系统的构成及应用，对燃料电池的发展现状与展望 也作了简要的介绍。 关键词：燃料电池；电解质；重整 1原理及其特点 阳极H2+0}叶H20(1) 燃料电池原理在1838年被英国的一位法官Sir CO+O二--*C02 (2) William R．Grove发现【l】，当把电解水的产物氢和氧 阳极总反应为： 置于两电极时，切断电源后，再将两电极接上电表， (3) 竟然发现有电流，且有电压。燃料电池是一种将燃 料的化学能直接转换为电能的发电装置。它的发电 阴极： (4) 原理与化学电源一样，电极提供电子转移的场所， 电池总反应： 阳极催化燃料如氢的氧化过程，阴极催化氧化剂如 (5) 氧的还原过程，导电离子(正离子或负离子)在将 阴阳极分开的电解质(固态或液态)内迁移，电子 燃料电池与一般化学电池的主要区别在于[2】： 通过外电路做功并构成电的回路(如图1)。 其反应活性物质由外部输入，并且具有比能量高且 能大功率连续供电的特点。燃料电池与一般火力发 外电路负载 电装置的主要区别为：(1)转换方式不同；(2)不 需要热机转换过程；(3)不受卡诺循环影响；(4) 能量转换效率高；(5)不需要庞大的机械转动设备； 氧化剂 (6)对环境污染少；但其发电装置及发电成本目 前尚较高。 燃料电池被称之为继水电、火电和核电之后能 持续产生电力的第4种发电方式，主要有以下几个 方面的特点： (1)发电效率高。燃料电池发电原理和传统 阳极 阴极 的火力发电不同，传统火力发电厂从锅炉、汽轮机 图1 燃料电池工作原理简图 到发电机存在一系列能量转换过程，燃料电池是在 等温、静态下连续地将化学能转换成电能，因此既 以重整气体(H2和CO混合物)为燃料时，电