解析燃料动力电池的优点及关键技术

燃料动力电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源燃料动力电池的工作原理颇似电解水的逆过程氢基燃料送入燃料动力电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料动力电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极和氢离子结合成水，外电路则形成电流。

　　通常，完整的燃料动力电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护和控制及仪表系统组成其中，电池堆是核心低温燃料动力电池还应配备燃料改质器(又称为燃料重整器)高温燃料动力电池具有内重整功能，无须配备重整器。

　　磷酸型燃料动力电池(PAFC)是目前技术成熟、已商业化的燃料动力电池现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备第2代燃料动力电池的熔融碳酸盐电池(MCFC)，工作在高温(600～700℃)下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。

固体电解质燃料动力电池(SOFC)被称为第3代燃料动力电池由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电,质子交换膜燃料动力电池是最有希望的电动汽车电源燃料动力电池有以下优点：　　1)有很高的效率，以氢为燃料的燃料动力电池，理论发电效率可达100%。

熔融碳酸盐燃料动力电池，实际效率可达58.4%通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料动力电池的综合热效率可望达到80%以上燃料动力电池发电效率和规模基本无关，小型设备也能得到高效率　　2)处于热备用状态，燃料动力电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。

　　3)噪音低;可以实现实际上的零排放;省水　　4)安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统　　目前燃料动力电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要和常规发电方式竞争尚需时日燃料动力电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等和商业化有关的项目，重要涉及新的电解质材料和催化剂。

熔融碳酸盐电池(MCFC)在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制要解决电池构成材料的腐蚀;电极细孔构造变化使电池性能下降等问题　　固体氧化物燃料动力电池(SOFC)使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。

为了得到高温下化学性稳定和致密性(不通过气体)的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜　　实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。

比较先进的已达到0.01mm这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料动力电池的性能燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。

铂的稳定性好，但费用昂贵，要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低免责声明：本文来源：[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。

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