星光电脑为您整理了最终燃料电池是哪一种,还有燃料电池分为哪几种和燃料电池的类型,下面一起来看燃料电池有哪几种类型吧。
燃料电池的类型
燃料电池将与许多其他能量转换设备竞争,包括城市发电厂中的燃气轮机、汽车中的汽油发动机和笔记本电脑中的电池。涡轮机和汽油机等内燃机燃烧燃料并利用气体膨胀产生的压力做机械功。电池在需要时将化学能转换回电能。燃料电池应该更有效地完成这两项任务。
燃料电池提供直流(直流)电压,可用于为电机、灯或任何数量的电器供电。
有几种不同类型的燃料电池,每一种都使用不同的化学成分。燃料电池通常根据其工作温度和所使用的电解质类型进行分类。某些类型的燃料电池适用于固定式发电厂。其他可能适用于小型便携式应用或为汽车供电。燃料电池的主要类型包括:
聚合物交换膜燃料电池 (PEMFC)
能源部 (DOE) 将 PEMFC 视为最有可能用于运输应用的候选者。PEMFC 具有高功率密度和相对较低的工作温度(范围从 60 到 80 摄氏度,或 140 到 176 华氏度)。低工作温度意味着燃料电池不需要很长时间即可预热并开始发电。我们将在下一节中仔细研究 PEMFC。
固体氧化物燃料电池(SOFC)
这些燃料电池最适合用于可为工厂或城镇供电的大型固定式发电机。这种类型的燃料电池在非常高的温度(700 到 1,000 摄氏度之间)下运行。这种高温使可靠性成为问题,因为燃料电池的某些部分在反复循环开关后可能会发生故障。然而,固体氧化物燃料电池在连续使用时非常稳定。事实上,SOFC 已经证明了在某些运行条件下所有燃料电池的最长运行寿命。高温还有一个优势:燃料电池产生的蒸汽可以引导到涡轮机中产生更多的电力。这个过程称为热电联产 (CHP),它提高了系统的整体效率。
碱性燃料电池(AFC)
这是燃料电池最古老的设计之一;自 1960 年代以来,美国太空计划一直在使用它们。AFC 非常容易受到污染,因此需要纯氢气和氧气。它也非常昂贵,因此这种燃料电池不太可能商业化。
熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)
与 SOFC 一样,这些燃料电池也最适合大型固定式发电机。它们在 600 摄氏度下运行,因此它们可以产生可用于产生更多电力的蒸汽。它们的工作温度低于固体氧化物燃料电池,这意味着它们不需要这种特殊材料。这使设计成本降低了一些。
磷酸燃料电池 (PAFC)
磷酸燃料电池具有用于小型固定发电系统的潜力。它在比聚合物交换膜燃料电池更高的温度下运行,因此它具有更长的预热时间。这使得它不适合在汽车中使用。
直接甲醇燃料电池 (DMFC)
甲醇燃料电池在工作温度方面与 PEMFC 相当,但效率不高。此外,DMFC 需要相对大量的铂作为催化剂,这使得这些燃料电池价格昂贵。
燃料电池分为哪几种?
可以按燃料类型分类,或者工作温度分类,但一般都是以电解质的类型来分类的,可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。
目前,有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。
(1)碱性燃料电池(AFC)——采用氢氧化钾溶液作为电解液。
这种电解液效率很高(可达60一90%),但对影响纯度的杂质,如二氧化碳很敏感。因而运行中需采用纯态氢气和氧气。这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域。
(2)质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。是适用于固定和移动装置的理想材料。
(3)磷酸燃料电池(PAFC)采用200℃高温下的磷酸作为其电解质。很适合用于分散式的热电联产系统。
(4)熔融碳酸燃料电池(MCFC)的工作温度可达650℃。这种电池的效率很高,但材料需求的要求也高。
(5)固志氧燃料电池(SOFC)采用的是固态电解质(钻石氧化物),性能很好。他们需要采用相应的材料和过程处理技术,因为电池的工作温度约为1000℃。
燃料电池的主要类型
按其工作温度的不同,把碱性燃料电池(AFC,工作温度为100℃)、固体高分子型质子膜燃料电池(PEMFC,也称为质子膜燃料电池,工作温度为100℃以内)和磷酸型燃料电池(PAFC,工作温度为200℃)称为低温燃料电池;把熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC,工作温度为650℃)和固体氧化型燃料电池(SOFC,工作温度为1000℃)称为高温燃料电池,并且高温燃料电池又被称为面向高质量排气而进行联合开发的燃料电池。另一种分类是按其开发早晚顺序进行的,把PAFC称为第一代燃料电池,把MCFC称为第二代燃料电池,把SOFC称为第三代燃料电池。这些电池均需用可燃气体作为其发电用的燃料。
按燃料的处理方式的不同,可分为直接式、间接式和再生式。直接式燃料电池按温度的不同又可分为低温、中温和高温三种类型。间接式的包括重整式燃料电池和生物燃料电池。再生式燃料电池中有光、电、热、放射化学燃料电池等。按照电解质类型的不同,可分为碱型、磷酸型、聚合物型、熔融碳酸盐型、固体电解质型燃料电池。
碱性燃料电池
碱性燃料电池(AFC)是第一个燃料电池技术的发展,最初由美国航空航天局的太空计划,同时生产电力和水的航天器上。AFCS继续使用NASA航天飞机上的整个程序中,除了数量有限的商业应用。
由于这些细胞的化学反应发生率比较高的燃料,电力的转换效率,在某些应用中高达60%。
血糖燃料电池
美国麻省理工学院的工程师最新研制一种微型电池原型,从人体自然血糖分子中产生电能。
这种电池将用于驱动治疗癫痫、瘫痪以及帕金森氏症患者的大脑植入器。据悉,当前植入人体的装置通常是由锂电池提供动力,但是这种电池使用时间非常有限,必须进行更换。再次进入人体组织更换电池并不是医生所喜欢做的事情,如果更换大脑植入器的电池就变得更加棘手了。
当大脑组织中的血糖分子流经铂催化剂,伴随其氧化过程,电子和氢离子将分离开来。在电池另一端,当氧分子与单壁碳纳米管接触时,与氢离子混合形成水,该电池最多可产生180微瓦功率的电能,足以驱动一个大脑植入器发送信号绕开受损大脑组织,或者刺激大脑组织(用于治疗帕金森氏症的方法)。
血糖电池是一个较早的概念,最早出现于上世纪70年代,2010年,法国科学家设计了一种类似的电池用于驱动起搏器。这种电池混合了石墨和酶,能够从血糖中分离电子。但这种电池的问题在于酶动力电池无法提供像锂电池一样的电能输出。 简称燃料电池类型 电解质工作温度
(℃) 电化学效率燃料、
氧化剂 功率输出AFC 碱性
燃料电池 氢氧化钾溶液 室温-90 60-70% -氢气、氧气 300W-
5KW PEMFC 质子交换膜
燃料电池 质子交换膜 室温-80 40-60% 氢气、氧气(或空气) 1KW PAFC 磷酸
燃料电池 磷酸 160-220 55% 天然气、沼气、双氧水、空气 200KW MCFC 熔融碳酸盐
燃料电池 碱金属碳酸盐熔融混合物 620-660 65% 天然气、沼气、煤气、双氧水、空气 2MW-
10MW SOFC 固体氧化物
燃料电池 氧离子
导电陶瓷 800-1000 60-65% 天然气、沼气、煤气、双氧水、空气 100KW
燃料电池有哪几种类型?
燃料电池的主要类型有:
1、SOFC
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将燃料气和氧化气中的化学能转换成电能的全固态能量转换装置,具有一般燃料电池的结构。
2、RFC
氢燃料电池以氢气为燃料,与氧气经电化学反应后透过质子交换膜产生电能。氢和氧反应生成水,不排放碳化氢、一氧化碳、氮化物和二氧化碳等污染物,无污染,发电效益高。
3、DMFC
直接以甲醇为燃料的质子交换膜燃料电池通常称为直接甲醇燃料电池(DMFC)。膜电极主要由甲醇阳极、氧气阴极和质子交换膜(PEM)构成。阳极和阴极分别由不锈钢板、塑料薄膜、铜质电流收集板、石墨、气体扩散层和多孔结构的催化层组成。
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能,不受卡诺循环效应的限制,因此效率高。
扩展资料:
燃料电池的优点有:
1、发电效率高
燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85% ~90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%~ 60%。
2、环境污染小
燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。
3、比能量高
液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。
4、燃料范围广
对于燃料电池而言,只要含有氢原子的物质都可以作为燃料,例如天然气、石油、煤炭等化石产物,或是沼气、酒精、甲醇等,因此燃料电池非常符合能源多样化的需求,可减缓主流能源的耗竭。
5、可靠性高
当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行,它都能承受且效率变化不大。
参考资料来源:百度百科-燃料电池
现在都有哪些种类的燃料电池呀?又都是什么原理呀?
依据电解质的不同,燃料电池(Fuel Cell, FC)分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。燃料电池不受卡诺循环限制,能量转换效率高,洁净无污染、噪声低,可制成模块式结构、功率密度比一般储能型电池高,既适合集中供电,也适合分散供电。
也可以按照工作温度的不同,把碱性燃料电池(AFC,工作温度为100℃以内)、质子交换膜燃料电池(PEMFC,也称为固体高分子燃料电池,工作温度为100℃以内)和磷酸型燃料电池(PAFC,工作温度为200℃左右)称为低温燃料电池;把熔融碳酸盐燃料电池(MCFC,工作温度为650℃左右)和固体氧化物燃料电池(SOFC,工作温度为800-1000℃)称为高温燃料电池。另一种分类是按其开发早晚顺序进行的,把PAFC称为第一代燃料电池,MCFC称为第二代燃料电池,SOFC和PEMFC等称为第三代燃料电池。
燃料电池是一种电化学装置,其电池单体是由正负两个电极(负极即输入燃料的电极,阳极;正极即输入氧化剂的电极,阴极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部,因此,限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质,只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换设备。电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应。燃料电池本体通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极(阳极)和空气极(阴极)、及两侧气体流路构成,气体流路的作用是使燃料气体和空气(氧化剂气体)能在流路中通过。原则上只要反应物不断输入,反应产物不断排除,燃料电池就能连续地发电。另外,只有燃料电池本体还不能工作,必须有一套相应的辅助系统,包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。