Fuel cells-简介.ppt

Fuel cells
1839 Grove发明燃料电池
1889 Mond和Langer首次采用燃料电池
60年代燃料电池成功地用于阿波罗登月飞船
燃料电池是一种等温并直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效(50%~70%)、环境友好地转化为电能的发电装置,也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率汽车动力和发电设备
1 燃料电池的工作原理和特点
(1)工作原理
燃料电池将燃料氧化反应所释放的化学能直接转化为电能
与一般电池不同的是, 在燃料电池中燃料及氧化剂(空气与氧气)可以连续不断地供给电池, 反应产物可以连续不断地从电池排出, 同时连续不断地输出电能和热能。
燃料电池可视为一种特殊的发电装置。
(-) Re∣electrolyte∣Ox (+)
(+) 氧化剂氧(空气),过氧化氢
(-) H2 肼,烃
electrolytes: KOH, H3PO3, membranes
不同燃料电池的基本反应都是燃烧反应
. (-) H2∣electrolyte∣O2 (+)
(-) H2 2H+ + 2e
(+) O2 + 4H+ + 4e 2H2O
2H2 + O2 2H2O
(2) 燃料电池的特点
A 能量转化效率高
在燃料电池中,燃料不是被燃烧变为热能,而是直接发电, 不受卡诺热机效率的限制
理论上能量转化效率在90%以上, 实际效率可望在80%以上
理论转换效率:
实际转换效率
B 比能量和比功率高
封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换, 比能量不会随时间变化,但是燃料电池由于不断补充燃料,随着时间延长,其输出能量也越多
C 污染小
D 可靠性高
电池组合是模块结构, 维修方便;
处于额定功率以上过载运行时,它也能承受而效率变化不大;
当负载有变化时,它的响应速度也快
E 适用能力强
可以使用多种初级燃料,包括火力发电厂不宜使用的低质燃料
设备占地面积小,建设工期短
2 燃料电池分类
按燃料的类型可分为:
1)直接型:直接燃料
2)间接型:重整燃料(如天然气、煤等)
3)再生型:产物再生为反应物
直接型和再生型燃料电池类似于一般的一次电池和二次电池