鉅大LARGE | 點擊量：285次 | 2024年01月15日
燃料動力電池種類有什么
一.燃料電池簡介
1.定義
燃料電池(FuelCells)是一種不需要經(jīng)過卡諾循環(huán)的電化學(xué)發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化率高。
燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。
由于在能量轉(zhuǎn)換過程中，幾乎不產(chǎn)生污染環(huán)境的含氮和硫氧化物，燃料電池還被認為是一種環(huán)境友好的能量轉(zhuǎn)換裝置。由于具有這些優(yōu)異性，燃料電池技術(shù)被認為是21世紀(jì)新型環(huán)保高效的發(fā)電技術(shù)之一。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
隨著研究不斷地突破，燃料電池已經(jīng)在發(fā)電站、微型電源等方面開始應(yīng)用。
2.基本結(jié)構(gòu)
燃料電池的基本結(jié)構(gòu)主要是由四部分組成，分別為陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。通常陽極為氫電極，陰極為氧電極。陽極和陰極上都需要含有一定量的電催化劑，用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，兩電極之間是電解質(zhì)。
3.分類
目前燃料電池的種類很多，其分類方法也有很多種。按不同方法大致分類如下：
(1)按運行機理來分類：可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池；
(2)按電解質(zhì)的種類來分類：有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)；
(3)按燃料的類型來分類：有直接式燃料電池和間接式燃料電池；
(4)按燃料電池工作溫度分：有低溫型(低于200℃)；中溫型(200-750℃)；高溫型(高于750℃)。
4.原理
燃料電池的工作原理相對簡單，主要包括燃料氧化和氧氣還原兩個電極反應(yīng)及離子傳輸過程。早期的燃料電池結(jié)構(gòu)相對簡單，只需要傳輸離子的電解質(zhì)和兩個固態(tài)電極。
當(dāng)以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑時，燃料電池的陰陽極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為：
陽極：H2→2Ｈ＋＋2ｅ-
陰極：1/2O2＋2Ｈ＋＋2ｅ-→Ｈ2O
總反應(yīng)：H2＋1/2Ｏ2→H2O
其中，Ｈ2通過擴散達到陽極，在催化劑作用下被氧化成和ｅ-，此后，Ｈ+通過電解液到達陰極，而電子則通過外電路帶動負載做功后也到達陰極，從而與O2發(fā)生還原反應(yīng)（ORR）。
二.燃料電池應(yīng)用
時至今日，己有多種類型的燃料電池根據(jù)不同的應(yīng)用需求被研發(fā)出來。按導(dǎo)電離子類別可分為酸性燃料電池、堿性燃料電池、烙融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池（SOFC）。
酸性燃料電池還可細分為PEMFC、直接醇類燃料電池和磷酸燃料電池。各類燃料電池皆有其工作特性，工作溫度低至－40°Ｃ、高至1000°。
可根據(jù)不同的需求選擇燃料電池類型。其中PEMFC是最近幾十年里受關(guān)注最多的燃料電池。
PEMFC不僅具備燃料電池的普遍特征，還有可低溫下快速啟動和工作、無電解液流失、壽命長、比功率與比能量高等突出優(yōu)點，被認為是將來替代內(nèi)燃機作為汽車動力電源最理想方案。
由于燃料電池模塊化、功率范圍廣和燃料多樣化等特點，能被應(yīng)用于多種場合：小至代步車電源、移動充電裝置，大至兆瓦級發(fā)電站。實際上，燃料電池的商業(yè)化進行得如火如茶。
資料顯示，從2008年至2011年，世界范圍內(nèi)燃料電池作為通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、物流和機場地勤的備用電源市場份額増長了214％。
預(yù)計至2020年，燃料電池的市場總值將達到192化美元。
具體應(yīng)用作簡單介紹如下：
（1）便攜式電源
便攜式電源市場銷售額的逐年増長吸引了許多電源技術(shù)，其產(chǎn)品包括：筆記本電腦、手機、收音機及其他需要電源的移動設(shè)備，為方便個人攜帶，便攜式移動電源的基本要求通常要求電源具有高比能量、質(zhì)輕小巧等特點。
而燃料電池的能量密度通常是可充電電池的５到10倍，使其具有較大的競爭力.此外，燃料電池不需要額外充電的特點也使它能適應(yīng)更長久的野外生活。
目前，己有直接甲醇燃料電池（DMFC）和PEMFC被應(yīng)用為特種電源和移動充電裝置上。成本、穩(wěn)定性和壽命將是燃料電池應(yīng)用于便巧式移動電源的所需要解決的技術(shù)問題。
（2）固定電源
固定電源包括緊急備用電源、不間斷電療、偏遠地區(qū)獨立電站等。
目前，燃料電池每年占據(jù)全球約７０％的兆瓦級固定電源市場，相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池，燃料電池具有更長的運行時間（大約為鉛酸電池的５倍）、更髙的比能皇密度、更小的體積和更好的環(huán)境適應(yīng)性。
對于智能電網(wǎng)難以到達的偏遠地區(qū)和緊急事故發(fā)生地，獨立電站被認為是最經(jīng)濟且可靠的供電方式。在我國多次的地展災(zāi)害中，燃料電池被用作獨立電站，為救災(zāi)工作發(fā)揮了重要作用。需要注意的是，固定電站通常需要較長的壽命（大于80000小時），這是燃料電池技術(shù)應(yīng)用于固定電站的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。
（3）交通動力電源
交通動力電源一直是清潔能源技術(shù)研發(fā)的主要誘導(dǎo)因素，因為全球１７％的溫室氣體（CO2）都是由基于化石燃料的交通動力產(chǎn)生，另外還伴隨著其他的大氣污染問題，如霧霾等。
H2為燃料的PEMFC被認為是內(nèi)燃機的最佳替代動力。
主要原因是：(a)尾氣只有水，無任何污染排放；(b)燃料電池的工作效率極高（53%-59%），幾乎是傳統(tǒng)內(nèi)燃機的兩倍；(c)低溫快速啟動、運行噪音低且運行穩(wěn)定，世界諸多國家都在推進燃料電池交通動力方案，日本是其中最激進的國家之一。
日本計劃在2025年之前，建設(shè)超過1000個加氨站和運行200萬輛燃料電池汽車。
2015年，日本豐田汽車公司開始售賣世界上第一輛PEMFC為主要動力電源的汽車Mirai，標(biāo)志著燃料電池技術(shù)應(yīng)用于汽車動力的新紀(jì)元。
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