燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质组成,,,,,,,,工作道理与通常化学电池类似,,,,,,,,燃料电池在阳极氧化,,,,,,,,氧化剂在阴极还原,,,,,,,,电子从阳极用过负载流向阴极组成回路,,,,,,,,产生电流。。。。。。。

图示:燃料电池道理示意图
01凭据电解质的种类可分为
1. 碱性燃料电池(AFC)
氢-氧燃料电池反映道理是电解水的逆过程。。。。。。。选取氢氧化钠溶液作为电解液,,,,,,,,这种电解液效能很高(可达60%~90%),,,,,,,,但对影响纯度的杂质,,,,,,,,如二氧化碳很敏感。。。。。。。因而运行中需选取纯态氢气和氧气。。。。。。。这一点限度了将其利用于宇宙飞行及国际工程等领域。。。。。。。
2. 聚合物离子膜燃料电池(PEMFC)
聚合物离子膜燃料电池道理上相当于水电解的“逆”装置。。。。。。。其单电池由阳极、阴极和质子互换膜组成,,,,,,,,阳极为氢燃料产生氧化的场所,,,,,,,,阴极为氧化剂还原的场所,,,,,,,,两极都含有加快电极电化学反映的催化剂,,,,,,,,质子互换膜作为电解质。。。。。。。工作时相当于一向流电源,,,,,,,,阳极即电源负极,,,,,,,,阴极即电源正极。。。。。。。选取极薄的塑料薄膜作为其电解质,,,,,,,,这种电解质拥有高功率一沉量比和低工作温度,,,,,,,,是合用于固定和移动装置的梦想资料。。。。。。。
3. 磷酸燃料电池(PAFC)
磷酸燃料电池当选取的是100%磷酸电解质,,,,,,,,其常温下是固体,,,,,,,,相变温度是42℃。。。。。。。很适合用于分散式的热电联产系统。。。。。。。
4. 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)
熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔阂、多孔金属阳极、金属极板组成的燃料电池。。。。。。。其电解质是熔融态碳酸盐。。。。。。。工作温度高达650℃,,,,,,,,这种电池效能很高,,,,,,,,但资料需要的要求也高。。。。。。。
5. 固体氧化物燃料电池(SOFC)
固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池,,,,,,,,是一种在中高温下直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境敦睦地转化成电能的全固态化学发电装置。。。。。。。被普遍以为是在将来会与质子互换膜燃料电池(PEMFC)一样得到宽泛遍及利用的一种燃料电池。。。。。。。
02按燃料类型
可分为直接式、间接式和再生式。。。。。。。
直接式燃料电池按温度的分歧又可分为低温、中和善高温三种类型;
间接式的蕴含沉整式燃料电池和生物燃料电池;
再生式燃料电池中有光、电、热、放射化学燃料电池等。。。。。。。
03按燃料类型
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)称为低温燃料电池;
把磷酸型燃料电池(PAFC,,,,,,,,工作温度为200℃)称为中温燃料电池;
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结合开发的燃料电池。。。。。。。
04按开发迟早挨次
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。。。。。。。
01燃料电池优势
1、能量转换效能高。。。。。。。燃料电池能量转换效能比热机和发电机能量转换效能高得多。。。。。。。目前汽轮机或柴油机的效能最大值为40%~50%,,,,,,,,当用热机带头发电机时,,,,,,,,其效能仅为35%~40%,,,,,,,,而燃料电池的有效能效可达60%~70%,,,,,,,,其理论能量转换效能可达90%。。。。。。。其他物理电池,,,,,,,,如温差电池效能为10%,,,,,,,,太阳能电池效能为20%,,,,,,,,均无法与燃料电池相比。。。。。。。
2、传染幼、噪声低。。。。。。。燃料电池作为大中型发电装置使用时其凸起的利益是削减传染排放。。。。。。。对于氢燃料电池而言,,,,,,,,发电后的产品只有水,,,,,,,,可实现零传染。。。。。。。另表,,,,,,,,由于燃料电池无热机活塞引擎等机械传动部门,,,,,,,,故操作环境无噪声传染。。。。。。。
3、 高靠得住性。。。。。。。燃料电池发电装置由单个电池堆叠至所需规模的电池组组成。。。。。。。由于这种电池组是?????榻峁梗,,,,,,,因而维建极度方便。。。。。。。另表,,,,,,,,当燃料电池的负载有改观时,,,,,,,,它会很快响应,,,,,,,,故无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行,,,,,,,,它都能接受且效能变动不大。。。。。。。这种良好机能使得燃料电池在用电顶峰时刻作为调节的储能电池使用。。。。。。。
4、比能量或比功率高。。。。。。。
5、 合用能力强。。。。。。。燃料电池能够使用多种多样的低级燃料,,,,,,,,如天然气、煤气、甲醇、乙醇、汽油;也能够使用发电厂不宜使用的低质燃料,,,,,,,,如褐煤、废木、废纸,,,,,,,,甚至城市垃圾,,,,,,,,但需经专门装置对它们沉整造取。。。。。。。固然燃料电池有上述各种利益,,,,,,,,然而由于技术问题,,,,,,,,至今所有已有的燃料电池均还没有达到大规模民用贸易化水平。。。。。。。为此,,,,,,,,美、日等国相继拨出巨资来发展燃料电池。。。。。。。
02燃料电池不及
1、 燃料电池造价偏高:车用PEMFC之成本中质子互换隔阂(USD300/m2)约占成本之35%;铂触媒约占40%,,,,,,,,二者均为贵沉资料。。。。。。。
2、 反映/启动机能:燃料电池的启动速度尚不及内燃机引擎。。。。。。。反映性可藉增长电极活性、提高操作温度及反映节造参数来达到,,,,,,,,但提高不变性则必须预防副反映的产生。。。。。。。反映性与不变性常是鱼与熊掌不成兼得。。。。。。。
3、碳氢燃料无法直接利用:除甲醇表,,,,,,,,其它的碳氢化合物燃料均需经过转化器、一氧化碳氧化器处置产生纯氢气后,,,,,,,,方可供现今的燃料电池利用。。。。。。。这些设备亦增长燃料电池系统之投资额。。。。。。。
4、氢气贮存技术:FCV的氢燃料是以压缩氢气为主,,,,,,,,车体的载运量因而受限,,,,,,,,每次充填量仅约2.5~3.5公斤,,,,,,,,尚不及以满足现今汽车单程可跑480~650公里的续航力。。。。。。。以-253℃维持氢的液态氢系统虽已测试成功,,,,,,,,但却有沉大的缺点:约有1/3的电能必须用来维持槽体的低温,,,,,,,,使氢维持于液态,,,,,,,,且从隙缝蒸发而流失的氢气约为总存量的5%。。。。。。。
5、氢燃料基础建设不及:氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模,,,,,,,,但全世界充氢站数量有限,,,,,,,,仍值示范推广阶段。。。。。。。此表,,,,,,,,加气功夫颇长,,,,,,,,约需时5分钟,,,,,,,,尚跟不上工商时期的措施。。。。。。。
燃料电池经过长功夫的发展,,,,,,,,已经实现了在航天飞机、宇宙飞船及潜艇等特殊领域的利用。。。。。。。而民用方面由于受寿命与成本的造约,,,,,,,,至今在电动汽车、电站、便携式电源或充电器等行业还处于示范阶段。。。。。。。将来燃料电池的发展也受到一些技术问题的造约,,,,,,,,这些问题重要有:氢气贮存技术、燃料电池造价高、氢燃料基础建设不及等。。。。。。。在国内表各界的积极致力下,,,,,,,,高能效、环境敦睦的燃料电池技术,,,,,,,,肯定会为整个能量转化技术系统做贡献。。。。。。。