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氢燃料电池图解

(2015-09-15 16:19:46)
标签:

绿化能源

                 氢 燃料电池图解
燃料电池,主要指氢燃料电池,引起人们注意是在阿波罗登月期间。它被
用来提供航天飞行时的用电和饮水。其实最早在1883年就已经发现了。
最近在汽车行业开始将它用在汽车能源,以取代石油产品。主要原因是环
保和未来能源的绿色化,低碳化,城市空气净化,人类社会可持续发展等
诸多因素所决定的。氢燃料电池是未来能源革命的方向。太阳能、风
能、氢能、以及一切可再生能源,叫做绿色能源。
燃料电池不是靠燃料燃烧,而是靠它的化学反应产生电能。
氢气、甲醇等可燃气体,被称为燃料,但在这里是作为化学反应之用,而
不是燃烧来产生电能。单个电池产生的电能很微弱,将许多电池串联--堆
叠起来才能实际使用。
下面以图解形式介绍五种主要的燃料电池

都是以压缩氢气、压缩氧气两种气体燃料作为原料。
下面以电解质不同而分五类:
1)Alkali(碱性)燃料电池
   氢燃料电池图解

   电解质:氢氧化钾液体,即 KOH(化学符号)。
   能量转化效率:70%。工作温度约150-200度C 。
   输出功率:300瓦-5千瓦。
   曾用于阿波罗航天,提供宇航员所需用电和饮水。
   要求纯氢燃料、鉑电极--催化剂,贵。液体怕泄漏。

2)熔化的碳酸盐燃料电池
   Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC)
   电解质:高温时熔化的如钠、鎂的碳酸盐、CO3 .
   效率:60-80%
   输出功率:2MW--100MW(MW=兆瓦,1兆瓦=1000千瓦)
   高温因一氧化碳的产生(毒性)而受到限制。废热可回收利用,增加
   附加发电。
  镍金属电极--催化剂,比鉑便宜。
  高温也受到因需安全使用的限制。不宜家用。因碳酸盐参与了反应,所
  以必须补充二氧化碳作为补偿之用。
  适用于:发电站。

氢燃料电池图解

3)磷酸燃料电池
  Phosphoric Acid Fuel Cells (PAFC)
   电解质:磷酸
   效率:40-80%
   输出功率:目前 200千瓦-11兆瓦
   允许一氧化碳浓度 1.5% ,扩大了使用范围。
   如果使用了汽油,则必须除硫。
   鉑电极是必须的。
   内部零件材料必须能够耐酸腐蚀。

氢燃料电池图解

4)质子交换膜燃料电池
   Proto Exchange Membrane (PEM)
   聚合物电解质,形如薄的具有渗透性的膜片。
   效率:40-50%
   输出功率:50-250千瓦
   固态柔性电解质,不许有泄漏和裂缝。
   温度要求足够低,可家用、汽车类。
   燃料要求纯净,薄膜两面都要鉑催化剂,贵。
氢燃料电池图解

5)固体氧化物
  Solid Oxide Fuel Cells (SOFC)
  电解质: 硬的陶瓷与钙、锆金属氧化物复合物。
  效率:60%。
  输出功率:100千瓦
  如此高温下,不要求过多的氢,废热可回收利用以增加发额外的电。
  高温限制了其应用范围。且体积大。不会漏。允许裂缝。
 
 氢燃料电池图解

注意:电子流是负电荷流动,而一般电流方向是正电荷的方向,两者方向相反。
         故阴极反而是正极。

  

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