新能源发电技术课件：燃料电池的技术分类.pptx

燃料电池的技术分类

概述类型碱性燃料电池磷酸型燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池质子交换膜燃料电池英文简称AFCPAFCMCFCSOFCPEMFC电解质氢氧化钾溶液磷酸溶液熔融碳酸锂/碳酸钾氧化锆系固态高分子聚合物燃料H2天然气、甲醇、液化石油气煤气、天然气天然气、煤气H2氧化剂O2空气空气空气空气工作温度/℃60-120180-22060-120600-700600-1000分类低温型中温型高温型高温型低温型燃料电池的分类

目录Contents碱性燃料电池磷酸型燃料电池熔融碳酸盐燃料电池 固体氧化物燃料电池质子交换膜燃料电池8.2.18.2.28.2.38.2.48.2.5

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碱性燃料电池该燃料电池中，电解质内部传输的导电离子为OH-，氢气在阳极发生氧化反应，而氧气在阴极发生还原反应。在阳极氢气与氢氧根离子发生反应生成水和电子。电子通过外电路到达阴极和氧气与水生成氢氧根离子，生成的氢氧根离子通过电解质回到阳极。阳极：H2+2OH-→2H2O+2e-阴极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-电解质：KOH→K＋＋OH-电池总反应：H2+O2→H2O工作原理

碱性燃料电池关键组件碱性燃料电池可选催化剂种类较多，既可以是铂、钯、金、银等贵重金属，也可以采用镍、钴、锰等过渡金属作为催化剂。此外，贵金属与过渡金属组成的合金，例如铂-钯、铂-金、铂-镍、铂-镍-钴、镍-锰等合金，也都可以作为碱性燃料电池的催化剂。石墨和镍都具有较好的化学稳定性，在碱性介质中不易腐蚀，而且价格并不高，因此，适合作为AFC的双极板材料。然而，两者各有其缺点，石墨板由于质地较脆，所需厚度往往超过3mm，因此石墨双极板AFC电池堆的体积比功率无法提高；相对地，由于镍的密度比较大，以镍板作为双极板材料的AFC电池堆的质量比功率会降低。

碱性燃料电池特性VS优点缺点碱性燃料电池可以使用非铂催化剂，如硼化镍等。这样不但可以降低成本，而且还不受铂资源的限制。碱性燃料电池的结构可以使用塑料、石墨或者非贵重与稀有金属等较为便宜的材料。1)在以空气作为氧化剂时，必须清除空气中所含的二氧化碳。2)当以各种碳氢化合物的重整气作为燃料气体时，必须脱除气体中的二氧化碳。3)进行电化学反应所生成产物必须及时排除，增加了成本。

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工作原理磷酸燃料电池是以磷酸作为电解质的一种燃料电池。采用氢气为燃料，氧气为氧化剂。在阳极，氢气在电极表面释放出电子生成氢离子，氢离子通过电解质层依靠浓度差扩散迁移到阴极；在阴极，由电解质迁移来的氢离子与从外电路流入的电子及外部供给的氧气生成水。阳极：H2→2H++2e-阴极：1/2O2+2e-+2H+→H2O电解质：H3PO4→H＋＋电池总反应：H2+O2→H2O磷酸型燃料电池

关键组件磷酸型燃料电池电极：由碳载体和铂催化剂层组成，通过化学吸附法将催化剂沉积在载体表面，电极的厚度约为0.1mm。催化剂：采用耐腐蚀的贵金属铂。这是由于磷酸的腐蚀性强，多数合金和金属受酸性电解质腐蚀严重。双极板：常用的材料是石墨，这是由于磷酸具有腐蚀性，双极板不能采用一般的金属材料制作。散热板：在每2-5个单体电池之间加入一片散热板，散热冷却剂常用水、空气或绝缘油等，其中以水为最常用的冷却剂。

工作条件及特性磷酸型燃料电池工作温度：180-220℃，其依据是磷酸的蒸汽压、材料的耐腐蚀性能、催化剂的耐CO能力及电池特性。工作压力：常压至0.8MPa，通常对于小容量电池采用常压工作，对于大容量PAFC电池组，多采用加压工作。稳定性良好；余热利用中获得的水可以直接作为人们日常生活用热水；启动时间短。催化剂必须用贵金属，成本较高；若燃料气中的CO过高，催化剂将会被CO毒化而失去催化活性。优点缺点

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熔融碳酸盐燃料电池采用碱金属的碳酸盐作为电解质，载流子为碳酸根离子(C