燃料電池是利用物�(zhì)�(fā)生化�(xué)變化�(shí)釋放的化�(xué)�,將其直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝�。與普�蓄電�不同的是燃料電池不能儲存電能,用電時(shí)由燃料和氧化劑直接提供�
按工作原理種類分�
1.酸性燃料電�
2.堿性燃料電�
按電解質(zhì)的種類不同分�
1.�(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC�
2.磷酸燃料電池(PAFC�
3.熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC�
4.固體氧化物燃料電池(SOFC�
按燃料的不同分:
1.氫燃料電�
2.甲烷燃料電池
3.甲醇燃料電池
4.乙醇燃料電池
燃料電池(FC)是一種將貯存在燃料和氧化劑中的化�(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝�,結(jié)�(gòu)如圖所示:
它的�(fā)電方式與常規(guī)的化�(xué)電源一樣,電極提供電子�(zhuǎn)移的場所,陽極催化燃料(如氫)的氧化過程,陰極催化氧化劑(如氧)的還原過�,導(dǎo)電離子在將陰陽極分開的電解質(zhì)�(nèi)遷移,電子通過外電路作功并�(gòu)成總的電回路。在電池�(nèi)這一化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化過程等溫�(jìn)行,即在燃料電池�(nèi),可在其操作溫度下利用化�(xué)反應(yīng)的自由能。但�,燃料電池的工作方式又與常規(guī)的化�(xué)電源不同,它的燃料和氧化劑并非貯存在電池�(nèi)。同汽油�(fā)電機(jī)相似,它的燃料和氧化劑都貯存在電池之外的貯罐�。當(dāng)電池工作�(shí),要連續(xù)不斷地向電池�(nèi)送入燃料和氧化劑,排出反�(yīng)�(chǎn)�,同�(shí)排出一定的廢熱,以維持電池溫度的恒�。燃料電池本身只決定輸出功率的大�,其貯能量則由燃料罐和氧化劑罐的貯量決定�
?。╨� 不受卡諾循環(huán)限制,能量轉(zhuǎn)換效率高�
?�?� 燃料電池的輸出功率由單電池性能、電極面積和單電池�(gè)�(shù)決定�
?�?� �(huán)保問題少�
?�?� �(fù)荷應(yīng)答速度�,運(yùn)行質(zhì)量高�
1、無噪聲�燃料電池�(yùn)行安�,噪聲大約只有55dB,相當(dāng)于人們正常交談的水平。不會對人類工作�(xué)�(xí)造成干擾,這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝,或是在室外對噪聲有限制的地方�
2、高效率�燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)�50%以上,這是由燃料電池的�(zhuǎn)換性質(zhì)決定�,直接將化�(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,不需要經(jīng)過熱能和�(jī)械能(�(fā)電機(jī))的中間變�。能源利用率大幅度提��
3、無污染�燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化�(xué)反應(yīng),而不是采用燃�(�、柴�)或儲�(蓄電�)方式--最典型的傳�(tǒng)后備電源方案。燃燒會釋放象COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。但燃料電池只會�(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等),整�(gè)循環(huán)就是徹底的不�(chǎn)生有害物�(zhì)排放的過��
該電池工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(空氣中的氧氣�。燃料氫在負(fù)極上被分解成正離子H+和電子e-。其中氫離子�(jìn)入電解液�,而電子則沿外部電路移向正極。用電的�(fù)載就接在外部電路�。在正極上,空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成�� 化學(xué)反應(yīng)方程式:�(dāng)電解�(zhì)溶液成堿性時(shí),負(fù)極反�(yīng)式為�2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正極為:O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ �(dāng)電解�(zhì)溶液為也鹽溶液時(shí),負(fù)極反�(yīng)式為�2H2-4eˉ=4H(陽離子�,正極為:O2+4eˉ+2H2O=4OHˉ 利用這�(gè)原理,燃料電池便可在工作�(shí)源源不斷地向外部輸電,提供電�,這種燃料電池成為氫氧燃料電池�
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