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燃料电池是什么
2019-08-01 10:07  点击数:

1839年英国的Grove创造了燃料电池,并用这种以铂黑为电极催化剂的简略的氢氧燃料电池点亮了伦敦申报厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先接纳了燃料电池这一名称,并取得200mA/m2电流密度。

对于大型电站,火力发电由于机组的规模足够大威力取得令人满意的效率,但装有巨型机组的发电厂又受各种条件的限制不能贴进用户,因而只好集中发电由电网输送给用户。但是机组大了其发电的灵敏性又不能适应户户的必要,电网随用户的用电负荷变革有时出现为顶峰,有时则出现为低谷。为了适应用电负荷的变革只好备用一局部机组或修建抽水蓄能电站来应急,这在总体上都是以牺牲电网的效益为价钱的。传统的火力发电站的焚烧能量约莫有近70%要耗费在锅炉和汽轮发电机这些庞大的办法上,焚烧时还会排放大量的有害物质。而使用燃料电池发电,是将燃料的化学能间接转换为电能,不必要停止焚烧,没有转动部件,实践上能量转换率为100%,安置无论大小实际发电效率可达40%~60%,可以实现间接进入企业、饭店、宾馆、家庭实现热电联产联用,没有输电输热丧失,综合能源效率可达80%,安置为积木式构造,容量可小到只为手机供电、大到和火力发电厂比拟,十分灵敏。

2根本特点

燃料电池波及化学热力学、电化学、电催化、资料科学、电力系统及自动控制等学科的有关实践,具有发电效率高、环境污染少等长处。

总的来说,燃料电池具有以下特点:能量转化效率高;它间接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过焚烧过程,因此不受卡诺循环的限制。燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%~60%,而火力发电和核电的效率约莫在30%~40%。装置地点灵敏;燃料电池电站占地面积小,成立周期短,电站功率可依据必要由电池堆组装,非常便捷。燃料电池无论作为集中电站还是散布式电站,或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都十分适宜。负荷响应快,运行质量高;燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变更到额定功率。

由于燃料电池能将燃料的化学能间接转化为电能,因而,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革,可以制止中间的转换的丧失,到达很高的发电效率。同时还有以下一些特点:

岂论是满负荷还是局部负荷均能保持高发电效率;

岂论安置规模大小均能保持高发电效率;

具有很强的过负载才华;

通过与燃料供给安置组合的可以适用的燃料宽泛;

发电着力由电池堆的着力和组数决定,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。

如此由燃料电池形成的发电系统对电力工业具有极大的吸引力。

燃料电池的劣势,科技技能花样中,尚没有一项能源生成技术能如燃料电池一样将诸多长处汇合于一身。

能源安详性。自1970年代的石油危机后,各大工业国对石油的依赖仍有增无减,并且主要靠石油输出国的供应。美国载客车辆每日可耗费约600万桶油,占油料进口量之85%。若有20%的车辆接纳燃料电池来驱动,每日便可省下120万桶油。

国防安详性。燃料电池发电办法具有分布性的特质,它可让地区挣脱中央发电站式的电力输配架构。长间隔、高电压的输电网络易成为军事行动的攻击目的。燃料电池办法可收罗中也可采分散性配置,进而降低了仇敌欲瘫痪国家供电系统的风险。

高牢靠度供电。燃料电池可架构于输配电网络之上作为备援电力,也可独立于电力网之外。在特殊的场合下,模块化的设置(串联装置几个完全雷同的电池组系统以到达所需的电力)可提供极高的不变性。

燃料多样性。现代品种繁多的电池中,尽管仍以氢气为主要燃料,但装备「燃料转化器(或译重组器,fuel reformer)」的电池系统可以从碳氢化合物或醇类燃猜中萃取出氢元从来操作。别的如垃圾掩埋场、废水办理场中厌氧微生物分解孕育发生的沼气也是燃料的一大来源。操作自然界的太阳能及风力等可再生能源提供的电力,可用来将水电解孕育发生氢气,再供给至燃料电池,如此亦可将「水」看成是未经转化的燃料,实现完全零排放的能源系统。只有不竭地供给燃料给电池,它就可一直地孕育发生电力。

高效能。由于燃料电池的原理系经由化学能间接转换为电能,而非孕育发生大量废气与废热的焚烧作用,现今操作碳氢燃料的发电系统电能的转换效率可达40~50%;间接使用氢气的系统效率更可凌驾50%;发电设备若与燃气涡轮机并用,则整体效率可凌驾60%;若再将电池排放的废热加以回收操作,则燃料能量的操作率可凌驾85%。用于车辆的燃料电池其能量转换率约为传统内燃机的3倍以上,内燃引擎的热效率约在10~20%之谱。

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