化学电源11.pdf

燃料电池概述 燃料电池(Fuel Cell) ：简单地说，燃料电池是一种将存在 于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。从 这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等是类 似的。但是，它工作时需要连续地向其供给活物质—燃料和 氧化剂—这和其他普通化学电池不大一样。 1839年由W. R. Grove首先制成 1959年F. T. Bacon制成第一只实用型燃料电池 1966年美国的空间飞行器开始将氢-氧燃料电池作为辅助电源 1973年中东战争后，由于能源危机，美日等国制定燃料电池 的长期发展计划； 目前，正朝地面用燃料电池的研制和空间用燃料电池的改进 和提高方向发展 燃料电池特点 燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、 材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效 率高、环境污染少等优点。总的来说，燃料电池具有以下特点： 1.能量转化效率高 他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不 经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的 燃料— 电能转换效率在45%～60% ，而火力发电和核电的效率大 约在30%～40% 。 2.有害气体ＳＯ 、ＮＯ及噪音排放都很低，ＣＯ排放因能量转 x x 2 换效率高而大幅度降低，无机械振动。 3.燃料适用范围广 4.积木化强 规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小， 建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃 料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、 大型建筑的独立电站都非常合适 燃料电池特点 6. 负荷响应快，运行质量高 燃料电池在数秒钟内就可以从最 低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改 善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流 载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。 7. 理论比能量相当高 目前，燃料电池的实际比能量只有理论 值的1/10左右，但仍比一般电池的实际比能量高得多。 燃料电池类型 低温燃料电池 中温燃料电池 高温燃科电池 (60—120℃) (160—220℃) (600—1000℃) 质子交换 (PEMFC)或 熔融碳酸燃 碱性燃料电 磷酸燃料电池 固态氧燃料 类型 固体聚合物 料电池 池(AFC) (PAFC) 电池(SOFC) (SPFC)燃料 (MCFC) 电池 氢，甲醇天 天然气．煤 天然气．煤 燃料 纯氢 天然气，氢 然气 气沼气 气沼气 大气中的氧 大气中的氧 大气中的氧 氧化剂 纯氧 大气中的氧气 气 气 气 氢氧化钾溶 质子可渗透 电解质