关于燃料电池发电技术调研报告 (一 )

的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为100%，装置无论大小实际发电效率可达40%～60%，可以实现直接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达80%，装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。
　　
　　燃料电池被称为是继水力、火力、核能之后第四代发电装置和替代内燃机的动力装置。国际能源界预测，燃料电池是21世纪最有吸引力的发电方法之一。我国人均能源资源贫乏，在目前电网由主要缺少电量转变为主要缺少系统备用容量、调峰能力、电网建设滞后和传统的发电方式污染严重的情况下，研究和开发微型化燃料电池发电具有重要意义，这种发电方式与传统的大型机组、大电网相结合将给我国带来巨大的经济效益。
　　
　　2.燃料电池的特点与原理
　　
　　由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点：
　　
　　l不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率；
　　
　　不管装置规模大小均能保持高发电效率；
　　
　　具有很强的过负载能力；
　　
　　通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛；
　　
　　发电出力由电池堆的出力和组数决定，机组的容量的自由度大；
　　
　　电池本体的负荷响应性好，用于电网调峰优于其他发电方式；
　　
　　用天然气和煤气等为燃料时，NOX及SOX等排出量少，环境相容性优。
　　
　　如此由燃料电池构成的发电系统对电力工业具有极大的吸引力。
　　
　　燃料电池按其工作温度是不同，把碱性燃料电池（AFC，工作温度为100℃）、固体高分子型质子膜燃料电池（PEMFC，也称为质子膜燃料电池，工作温度为100℃以内）和磷酸型燃料电池（PAFC，工作温度为200℃）称为低温燃料电池；把熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC，工作温度为650℃）和固体氧化型燃料电池（SOFC，工作温度为1000℃）称为高温燃料电池，并且高温燃料电池又被称为面向高质量排气而进行联合开发的燃料电池。另一种分类是按其开发早晚顺序进行的，把PAFC称为第一代燃料电池，把MCFC称为第二代燃料电池，把SOFC称为第三代燃料电池。这些电池均需用可燃气体作为其发电用的燃料。
　　
　　燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。这里以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池的基本工作原理。
　　
　　
　　
　　氢-氧燃料电池反应原理
　　
　　这个反映是电觧水的逆过程。电极应为：
　　
　　负极：H2+2OH-→2H2O+2e-
　　
　　正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-
　　
　　电池反应：H2+1/2O2==H2O
　　
　　另外，只

《关于燃料电池发电技术调研报告 (一 )(第2页)》