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燃料電池是一種主要通過(guò)與氧或其他氧化劑的氧化還原反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池。豐田燃料電池汽車的市場(chǎng)步伐正在接近

燃料電池是以氧或其他氧化劑為主，通過(guò)氧化還原反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池。豐田燃料電池汽車即將上市，燃料電池技術(shù)的應(yīng)用再次進(jìn)入人們的視野。

 

燃料電池有很多種，但它們的工作原理都是一樣的。它們主要由三個(gè)相鄰的部分組成:陽(yáng)極、電解液和陰極。兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在三個(gè)不同的界面之間。這兩種反應(yīng)的最終結(jié)果是燃料的消耗，水或二氧化碳的產(chǎn)生，以及可以直接用于電力設(shè)備的電力的產(chǎn)生。

 

燃料電池按燃料類型可分為直接型、間接型和再生型。按電解質(zhì)類型可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸鹽燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。

 

燃料電池按電解質(zhì)類型分類

 

近20年來(lái)，燃料電池經(jīng)歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段。堿性燃料電池(AFC)是所有燃料電池中增長(zhǎng)最快的，為包括航天飛機(jī)在內(nèi)的太空任務(wù)提供動(dòng)力和飲用水。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)被廣泛應(yīng)用于交通電源和小型電源中。磷酸燃料電池(PAFC)作為一種介質(zhì)電源應(yīng)用已進(jìn)入商業(yè)化階段，是民用燃料電池的首選。熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)也已經(jīng)完成了工業(yè)試驗(yàn)。固體氧化物燃料電池(SOFC)作為發(fā)電領(lǐng)域最有前途的燃料電池，起步較晚，是未來(lái)大型清潔電站的首選。100千瓦管SOFC發(fā)電站已經(jīng)在荷蘭運(yùn)行。相比之下，SOFC、MCFC和PEMFC是最有前途的技術(shù)路線。

 

氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)及產(chǎn)業(yè)鏈分析

 

氫燃料電池是以氫為燃料，通過(guò)電解水的反反應(yīng)來(lái)發(fā)電的燃料電池，是目前發(fā)展最好的燃料電池。

 

它的工作原理是把氫送到電池的正極板上。在催化劑的作用下，氫原子變成帶正電荷的氫離子和帶負(fù)電荷的電子。當(dāng)電子到達(dá)陰極板時(shí)，它們與氧和氫離子重新結(jié)合形成水。

 

氫燃料電池的陰極板提供的氧氣可以直接從空氣中獲得，因此氫燃料電池可以通過(guò)向陽(yáng)極板提供氫氣并及時(shí)將水帶走來(lái)持續(xù)供電。與其他能源相比，氫燃料電池的發(fā)電過(guò)程無(wú)污染，能量轉(zhuǎn)換效率更高，其燃料氫來(lái)源廣泛，可再生。

 

1. 零污染

 

燃料電池屬于清潔能源的一部分，因?yàn)槠浞磻?yīng)過(guò)程是無(wú)污染的水反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生污染物，主要污染物來(lái)自燃料，可能存在氮氧化物等污染。與普通火力發(fā)電的空氣污染和傳統(tǒng)電池的重金屬污染相比，燃料電池對(duì)環(huán)境的污染程度要低得多。另一方面，氫燃料電池的燃料是純凈無(wú)污染的氫氣，與其他燃料相比，氫氣在廢氣中沒(méi)有污染物?？梢哉f(shuō)，氫燃料電池是一種真正的零污染環(huán)保能源。

 

燃料電池與火力發(fā)電的空氣污染比較

 

2. 高能量轉(zhuǎn)換效率

 

燃料電池發(fā)電的效率也更高。在各種發(fā)電方式中，傳統(tǒng)的火力發(fā)電效率約為30%，遠(yuǎn)低于燃料電池40-60%的平均效率。在汽車應(yīng)用中，燃料電池效率可達(dá)60%，也高于汽車常用內(nèi)燃機(jī)的效率。一般而言，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率在同類替代能源中處于較高水平。

 

3.容易獲得燃料

 

氫是宇宙中最常見(jiàn)的元素。氫及其同位素構(gòu)成了太陽(yáng)質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%是氫。氫分子在地球上不以天然氣的形式存在。