磷酸型燃料电池.ppt

磷酸型燃料电池

phosphoricacidfuelcell--PAFC

目录概述基本组成和反应原理特点研究重点发展过程应用开发状况及前景对发展我国PAFC的建议概述磷酸燃料电池（PhosphoricAcidFuelCell,PAFC）是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池。可以在150～220℃工作。具有电解质稳定、磷酸可浓缩、水蒸气压低和阳极催化剂不易被CO毒化等优点，是一种接近商品化的民用燃料电池。磷酸燃料电池有第一代燃料电池之称，同时也是当前商业化发展最快的一种燃料电池。使用液体磷酸为电解质。尽管磷酸燃料电池的工作温度要在150-220℃左右，但仍需电极上的白金催化剂来加速反应。由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的阴极的速度快。且较高的工作温度也使其对杂质的耐受性较强。磷酸燃料电池的效率比其它燃料电池低，约为40%，其加热的时间也比质子交换膜燃料电池长。优点是构造简单，稳定，电解质挥发度低等。磷酸燃料电池可用作公共汽车的动力。12概述磷酸燃料电池的基本组成和反应原理磷酸燃料电池的基本组成和反应原理是：燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成H2和CO2。经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极)，同时将氧输送到燃料堆的正极(空气极)进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。发电效率在35%~43%之间，大容量电站效率较高些。热电联供时，总效率为71%-85%；1洁净、对环境污染小，没有(或很小)转动部件，振动和噪声污染也很小；2随着技术不断改进，PAFC电站，特别是50kW和200kW电站，其无故障连续运行时间在不断加长。3磷酸燃料电池的特点满负荷运行可达到40000h，电池的输出电压的降低不大于10%,装置紧凑，检修空间小，维修困难。PAFC电站可使用各种气态或液态燃料，主要是使用天然气或液化天然气，也可以使用液化石油气、煤油、沼气等。降低造价与技术的改进、标准化和大规模生产分不开。磷酸燃料电池的特点进一步提高电池比功率延长使用寿命降低制造成本因此开发出活性高、稳定性好的新的电极催化剂就成了解决上述问题的一项非常重要的措施。研究重点发展过程磷酸燃料电池(PAFC)自从20世纪60年代在美国开始研究以来，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,也是目前唯一实行商业化的燃料电池。代表性的公司有美国的联合技术公司(UTC)。1977年由美国9家电力公司与UTC联合开发兆瓦级燃料电池，1983年后由UTC派生的国际燃料电池公司(IFC)开始了200KW级PAFC成套设备的开发，在美国已建造了1MW、4.5MW和7.5MW的PAFC电站。进入20世纪80年代，由于日本的需求和其财力雄厚，PAFC的商业化工作主要在日本进行。1990年，国际燃料电池公司（IFC）与日本东芝公司以商业化为目的成立了ONSI公司，专门生产PC-25型（200kW）PAFC燃料电池成套设备。之后，PC-25型由A型发展到B型，C型和D型。德国大众目前正在技术中心以达到实用化水平为目标进行研发。该公司今后打算在2010年前后生产配备输出功率更高的HTFC系统的试验用燃料电池车，并力争2020年前后投产。发展过程发展过程我国对PAFC的研究基本上还处于空白状态。作为燃料电池家族中最先实行商业化的磷酸燃料电池，在实用化过程中取得了许多具有应用价值的技术,包括电池材料、结构、系统以及运行等方面。针对我国燃料电池目前研究现状,若能将磷酸燃料电池上取得的技术进行掌握并借鉴到其它类型的燃料电池上,对我国在燃料电池电站建设方面的发展可以说是具有极大的指导作用。发电厂现场发电车辆小容量可移动电源其他应用开发状况PAFC用于发电厂包括两种情形：（1）分散型发电厂，容量在10-20MW之间，安装在配电分站；（2）中心电站型发电厂，装机容量在100MW以上，可以作为中等规模热电厂。PAFC电厂比起一般发电厂具有如下优点：即使在发电负荷较低时，依然保持高的发电效率；由于采用模板结构，现场安装，简单、省时，并且电厂扩容容易。一、用于发电厂二、用于现场发电现场（集中）发电（cogeneration）指把PAFC