什麼是燃料動力電池?

發佈日期: 2010 年 10 月 04 日 13:29 | 作者: | 分類: 分析評論

燃料電池(Fuel Cell, FC)從1839年問世以來,已經經過了160多年的發展。直到20世紀60年代,燃料電池作為航空器的動力源,才得到了實際的應用。1993年加拿大的巴拉德公司證實了燃料電池汽車可以與燃油汽車等同的效能。而後的許多廠家都開始了燃料電池的研究。目前有5種燃料電池,由於質子交換膜燃料電池能在常溫下工作,所以成為研究最為活躍,進展也最快的燃料電池,目前汽車上用的燃料電池多為質子交換膜燃料電池。

工作原理

燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應直接轉化為電能的發電裝置。燃料電池通常由三部分組成,即陽極(A)、陰極(C)和電解液(E),陽極為燃料電極,在催化劑作用下發生氧化反應並匯出電子到外電路。陰極在催化劑作用下發生還原反應,並從外電路接受電子。電解液用於傳遞燃料反應的離子和電子。

若電解質溶液是堿溶液:
負極反應式為:2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20
正極為:O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ

若電解質溶液是鹽溶液:
負極反應式為:2H2-4eˉ=4H+(陽離子),
正極為:O2+4eˉ+2H2O=4OHˉ

工作時向負極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(空氣,起作用的成分為氧氣)。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上,空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。是水的電解反應的逆過程。見圖一:

圖一: 燃料電池原理圖

燃料電池的效能解析

燃料電池是一個能量生成裝置,並且一直產生能量,直到燃料耗盡。它的優越性在於高效率的把燃料轉化為電能,工作安靜,以純氫為燃料時可以實現零排放,燃料補充迅速,並且燃料容易獲得。缺點是現在的應用技術還需要進一步的提高,還存在一定的安全問題和價格問題。

燃料電池的特點

1、能量轉化效率高。

2、有害氣體SOx、NOx及雜訊排放都很低。

3、燃料適用範圍廣。

4、積木化強 規模及裝載地點靈活,燃料電池電站占地面積小,建設周期短,電站功率。

5、可根據需要由電池堆組裝,十分方便。

6、負荷回應快,執行品質高

燃料電池的具體應用:

1、電動汽車,電動自行車,潛艇以及能源備用體系。

2、可攜式裝置的備用電源:手機,數碼相機,筆記型電腦電腦等等。

燃料電池的發展前景

90年代以來燃料電池成為各個發達國家競相開發的電動車電池。加拿大、美國、日本、德國等國家處於領先地位,其中以加拿大的巴拉德公司最為先進。燃料電池電動車是唯一能與燃油汽車相比的電動車,但仍面臨着一家族無法克服的技術和市場化障礙,未來可能有一定的生存空間。

燃料電池汽車要達到商品化還要克服許多困難,高額的開發費用更是限制它發展的原因。但是在未來的5~10年內,燃料電池技術必將得到飛速的發展。

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