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燃料電池的技術、原理、特點及優點

點擊數:418發佈日期:2020-04-08

  虽然大家都知道燃料電池是一種電池,日常生活中也確實有很多機會會接觸到這類電池,但因爲都不是直接接觸到電池,所以很多人對其仍然是不夠了解的。並不知道這是一種怎樣的製品,對其原理、發展情況、特點優點及具體使用表現等等都不清楚。

  1、燃料電池的技術

  燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置,有被稱爲電化學發電器。是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四種發電技術。組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。

  與一般電池不同的是,其正負極本身不包含活性物質,只是一個催化轉換元件。一般電池的活性物質貯存在電池內部,會因此使得電池容量受到限制。因此可以說燃料電池是名符其實的把化學能轉化爲電能的能量轉換機器,工作的時候燃料和氧化劑由外部供給來進行反應。也就是說,此類電池的使用,只要反應物不斷輸入,反應產物不斷排除,其就能連續地發電。

  2、燃料电池的原理

  它是一種電化學的發電裝置,等溫的按電化學方式,直接將化學能轉化爲電能,不必經過熱機過程,不受卡諾循環限制。將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置。燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運行,具有很高的經濟性。

  3、燃料電池的特點

  (1)由於燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能,所以不受卡諾循環效應的限制,這就使得電池的效率很高;

  (2)燃料電池用燃料和氧氣作爲原料,再加上沒有機械傳動部件,所以使用的時候沒有噪聲污染,排放出的有害氣體非常少;

  (3)隨着燃料電池技術不斷成熟,,以及西氣東輸工程提供了充足天然氣源,染料電池商業化應用的市場前景非常廣闊,從節約能源和保護生態環境角度來看,此類電池的發展前途很大;

  4、燃料電池的優點

  (1)发电效率高

  燃料電池發電不受卡諾循環的限制,理論上的發電效率可以達到85% ~90%。不過就目前的水平來看,因爲受到一些因素的限制,所以能量轉化率一般都在40%~ 60%之間;

  (2)环境污染小

  燃料電池以天然氣等富氫氣體爲燃料時,,二氧化碳排放量很小,同時沒有高溫燃燒的過程,這也會降低大氣污染;

  (3))比能量高

  液氫燃料電池的比能量是鎳鎘電池的800倍,直接甲醇燃料電池的比能量比鋰離子電池(能量密度最高的充電電池)高10倍以上。即便是現在染料電池的實際比能量並未達到這個水平,僅僅只有10%,但相較於一般電池來說已經高出很多了;

  (4)噪音低

  得益於簡單的結構和比較少的運動部件,染料電池在使用的時候噪聲很低;

  (5)燃料范围广

  對於染料電池,只要含有氫原子的物質都能作爲染料,所以燃料的範圍很廣;

  (6)可靠性高

  當燃料電池的負載有變動時,它會很快響應,在可靠性上非常高;

  (7)易于建设

  燃料電池具有組裝式結構,這樣的結構形式會使得安裝維修非常方便,加上不需要太多輔助設計,設計和製造也非常方便,所以非常易於建設;