燃料电池发电

燃料电池通常是按构成的电解质来分类。开发最为盛行的有4种燃料电池。各种燃料电池，特别是其动作温度不相同，最先进行开发的磷酸型燃料电池（PAFC）约在200℃的温度下动作。相对于此，熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池均可应用在以石燃料为基本燃料的电厂内，可作为电力电源来利用。高温型燃料电池又可称之为是通过利用其高质量排气，来面向复合发电的燃料电池。

氢能作为一种清洁、高效、安全的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的能源。多年来,世界发达国家的科研和生产实践也已证明氢能是摆脱对石油依赖的最经济的有效能源,有关专家甚至认为氢能将是主宰未来世界的主要能源。利用氢能的明显好处在于:氢是宇宙中含量最丰富的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质,可以说无所不在,取之不尽、用之不竭。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍2100433B

由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。此外，还具有以下优点：（1）部分负荷时也能保持高的效率；（2）通过与燃料供给装置的组合，可适用范围的燃料；（3）由于输出功率单位由堆的输出功率决定，故机组容量具有自由度；（4）电池本体的负荷响应性好；（5）NOX及SOX等的排出量少，有利环保。

基本信息

ISBN： 9787508335889

出版时间： 2006-01-01

版　次： 1

页　数： 323

装　帧： 平装

开　本： 32开

所属分类： 图书>>其它分类

内容简介

燃料电池发电是一种洁净高效的发电技术，是国际能源领域研究开发的热点和前沿技术，有着的发展前景。　《燃料电池发电系统》共分八章，介绍了各种燃料电池的发展历史和国内外发展现状，以及各种燃料电池发电技术的运行业绩；阐述了燃料电池发电的理论基础、特点和应用，燃料电池发电技术的应用前景；重点描述了用于发电的各种燃料电池（如磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池）发电技术的原理、构成、系统特性及示范工程。　《燃料电池发电系统》可供从事燃料电池发电技术的工程科技人员和高等院校教师和学生参考。2100433B

电化学发电燃料电池工作原理

用一句简单的话来描述，我们可以这样说：燃料电池是把燃料和氧气的化学能转化为电能的装置，它象电池一样有正负极。一般的电池只能贮存电能，而它却能源源不断地发出电来。因此这一点燃料电池类似内燃发电机组，但它运行的温度要低得多，并且没有或很少有转动部件。

电化学发电燃料电池系统的构成

为了满足电机或其它电器用电量的需求，不仅仅是有了电池堆就够了。作为一个燃料电池系统必须要有许多其它部件，具备诸如：燃料供给、水量平衡控制、输出功率调整、温度压力等参数的测控等等功能。没有以上各部件，燃料电池不可能产生出可用的电能。

（1）纯氢或富氢燃料供给系统；

（2）富氢燃料重整系统；

（3）氢提纯系统；

（4）氢气储存系统；

（5）燃料电池堆；

（6）输出能量控制调整器；

（7）电能存储器；

（8）温度控制系统；

（9）内部测量控制系统。

电化学发电燃料电池系统的优越性

（1）燃料电池发电时不需要内燃机，这就意味着和一般的发电机组不一样，这种发电设备的噪音很低，振动很小，几乎没有大气污染或温室气体排放。

（2）低耗电设备如：手机、便携式电脑等，及无排放汽车所用的燃料电池，不象普通的电池那样需要比较长周期的充电时间。另外燃料电池的燃料可贮存在本体外的存贮器内，这样就可以根据使用的要求去调整存贮器大小来调节使用时间。

（3）燃料电池的使用可以减少传统发电机组、输电系统、配电系统的投资和运行费用，同时可以 减少发输配过程中的损耗。

（4）燃料电池发电的效率远高于传统的发电机，燃料机组的能量转换的效率是传统发电机组的2-4倍。

燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电，已被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。

直接燃料电池发电效率高

燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上，它的发电效率可达到85% ～90%，但由于工作时各种极化的限制，目前燃料电池的能量转化效率约为40%～ 60%。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。

直接燃料电池环境污染小

燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时，二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外，由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫，而且按电化学原理发电，没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。

直接燃料电池比能量高

液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍，直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。目前，燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%，但仍比一般电池的实际比能量高很多。

直接燃料电池噪音低

燃料电池结构简单，运动部件少，工作时噪声很低。即使在11MW级的燃料电池发电厂附近，所测得的噪音也低于55dB。

直接燃料电池燃料范围广

对于燃料电池而言，只要含有氢原子的物质都可以作为燃料，例如天然气、石油、煤炭等化石产物，或是沼气、酒精、甲醇等，因此燃料电池非常符合能源多样化的需求，可减缓主流能源的耗竭。

直接燃料电池可靠性高

当燃料电池的负载有变动时，它会很快响应。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行，它都能承受且效率变化不大。由于燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。

直接燃料电池易于建设

燃料电池具有组装式结构，安装维修方便，不需要很多辅助设施。燃料电池电站的设计和制造相当方便 。