燃料电池——极具发展潜力的能源转换装置

摘要：

传统的供电系统由远离消费者的大型发电厂和将电力输送给用户的输配电网络组成。目前在欧洲和北美等地，由于对电力生产行业实行放松管制而使一大批中小型分散式电厂涌现出来。同时，宇宙飞行事业的发展和对环境保护的需要，激发了人们对燃料电池技术研究的兴趣。
燃料电池的工作原理是水的电解过程的逆转，其产品是电流、热量和水。由于将燃料的化学能直接转换为电能，因而具有许多重要的优点，诸如电效率高、废气排放量极低、安静、无机械磨损、电—热联产以及在一秒种内能迅速提供满负荷动力并可承受短时过负荷等，很适合作为备用电源或安全保证电源。将来在固定和移动式发电厂中采用燃料电池可以使环境污染降低到目前技术达不到的程度。 目前已知的燃料电池有以下五种类型：
（1）碱性燃料电池（AFC），采用氢氧化钾溶液作为电解液，这种电解液效率很高，但对纯度要求很高。
（2）质子交换膜燃料电池（PEMFC），采用极薄的塑料薄膜作为电解质，这种电解质具有高功率—重量比和低工作温度，是适用于固定和移动装置的理想材料。
（3）磷酸燃料电池（PAFC），采用200℃高温下的磷酸作为电解质，适合于分散式热电联产系统。
（4）熔融碳酸燃料电池（MCFC），其工作温度可达650℃，效率也很高，但对材料要求也很高。
（5）固态氧燃料电池（SOFC），采用锆石氧化物作为电解质，性能很好但需要相应的材料和过程处理技术，电池的工作温度约为1000℃。
由于燃料电池只能将氢气和氧气转换为电能，采用的天然气原料必须先转换为氢气浓度很高的气体在然气被压缩到所需的系统压力并清理脱掉硫和其它化学物质，在蒸发器和重整炉中在然气被转换为氢气、一氧化碳和二氧化碳。在过去的10年中，质子交换膜燃料电池技术已发展到实用阶段，但工业化过程尚未成熟，还需要做进一步的努力来降低成本。开发用于车辆的质子交换膜燃料电池是发展这项技术的主要驱动力，通过在汽车工业大量使用质子交换膜燃料电池而使成本下降将有益于固定式发电，反之变然。这意味着质子交换膜燃料电池技术是今后几年中可获得突破的项目。
（宋书芳）

机标关键词：质子交换膜燃料电池、潜力、燃料电池技术、工作温度、电解质、直接转换、效率、氢氧化钾溶液、氢气、磷酸燃料电池、碱性燃料电池、分散式、发电厂、电解液、材料、短时过负荷、宇宙飞行、移动装置、一氧化碳、系统压力

所属期刊栏目：25

分类号：TM9;V23

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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