燃料电池

燃料电池的分类

　　按工作原理种类分：

　　1.酸性燃料电池

　　2.碱性燃料电池

　　按电解质的种类不同分：

　　1.质子交换膜燃料电池（PEMFC）

　　2.磷酸燃料电池（PAFC）

　　3.熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）

　　4.固体氧化物燃料电池（SOFC）

　　按燃料的不同分：

　　1.氢燃料电池

　　2.甲烷燃料电池

　　3.甲醇燃料电池

　　4.乙醇燃料电池

燃料电池的原理

　　燃料电池（FC）是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图所示：

　　它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料（如氢）的氧化过程，阴极催化氧化剂（如氧）的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。

燃料电池的特点

　　（l） 不受卡诺循环限制，能量转换效率高。

　　（2） 燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定。

　　（3） 环保问题少。

　　（4） 负荷应答速度快，运行质量高。

燃料电池的优势

　　1、无噪声。燃料电池运行安静,噪声大约只有55dB,相当于人们正常交谈的水平。不会对人类工作学习造成干扰，这使得燃料电池适合于室内安装,或是在室外对噪声有限制的地方。

　　2、高效率。燃料电池的发电效率可以达到50%以上,这是由燃料电池的转换性质决定的,直接将化学能转换为电能,不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。能源利用率大幅度提高。

　　3、无污染。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。但燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等),整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

常见的氢氧燃料电池

　　该电池工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气中的氧气）。燃料氢在负极上被分解成正离子H+和电子e-。其中氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。

　　化学反应方程式：当电解质溶液成碱性时，负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ

　　当电解质溶液为也盐溶液时，负极反应式为：2H2-4eˉ=4H（阳离子），正极为：O2+4eˉ+2H2O=4OHˉ

　　利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，提供电能，这种燃料电池成为氢氧燃料电池。