燃料电池分类及简述.pdfVIP

以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

各种燃料电池简述

1.碱性燃料电池（AFC）

AFC是以碱性溶液为电解质，将存在于燃料和氧化剂中的化学能直接转化

为电能的发电装置，是最早获得应用的燃料电池，由于其电解质必须是碱性溶液，

因此而得名碱性燃料电池。氢氧化钠和氢氧化钾溶液，以其成本低，易溶解，腐

蚀性低，而成为首选的电解液。催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属

镍、钴、锰等。在1973年成功地应用于Apollo登月飞船的主电源，使人们看到

了燃料电池的诱人前景。具有启动快、效率高、价格低廉的优点，有一定的发展

潜力。其反应式为：

阳极：2H+4OH-→2HO+4e-

22

阴极：2HO+O→4OH-

22

总反应：2H+O→2HO

222

这种电池常用35%-45%的KOH为电解液，渗透于多孔而惰性的基质隔膜

材料中，工作温度小于100℃。该种电池的优点是氧在碱液中的电化学反应速度

比在酸性液中大，因此有较大的电流密度和输出功率，但氧化剂应为纯氧，电池

中贵金属催化剂用量较大，而利用率不高。目前，此类燃料电池技术的发展已非

常成熟，并已经在航天飞行及潜艇中成功应用。国内已研制出200W氨-空气的

碱性燃料电池系统，制成了1kW、10kW、20kW的碱性燃料电池，20世纪90年

代后期在跟踪开发中取得了非常有价值的成果。发展碱性燃料电池的核心技术是

要避免二氧化碳对碱性电解液成分的破坏，不论是空气中百万分之几的二氧化碳

成分还是烃类的重整气使用时所含有的二氧化碳，都要进行去除处理，这无疑增

加了系统的总体造价。此外，电池进行电化学反应生成的水需及时排出,以维持水

平衡。因此，简化排水系统和控制系统也是碱性燃料电池发展中需要解决的核心

技术。

2.磷酸型燃料电池（PAFC）

PAFC自20世纪60年代在美国开始研究一来，由于操作温度低，耐CO中

毒能力强等特点，得到了优先发展，是目前技术成熟、发展最快的燃料电池。

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PAFC是一种以磷酸为电解质的燃料电池。采用重整天然气作燃料，空气做

氧化剂，浸有浓磷酸的SIC微孔膜做电解质，PT/C做催化剂，工作温度200℃，

是目前单机发电量最大的一种燃料电池。关键材料包括电极材料，电解质材料，

膈膜材料和双极板材料。结构图如下：

PAFC的结构图

反应式：

+-

阳极：2H→4H+4e

2

+-

阴极：4H+O