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燃料电池的技术、原理、特点及优点

点击数:834发布日期:2020-04-08

  虽然大家都知道燃料电池是一种电池,日常生活中也确实有很多机会会接触到这类电池,但因为都不是直接接触到电池,所以很多人对其仍然是不够了解的。并不知道这是一种怎样的制品,对其原理、发展情况、特点优点及具体使用表现等等都不清楚。

  1、燃料电池的技术

  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,有被称为电化学发电器。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。组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。

  与一般电池不同的是,其正负极本身不包含活性物质,只是一个催化转换元件。一般电池的活性物质贮存在电池内部,会因此使得电池容量受到限制。因此可以说燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器,工作的时候燃料和氧化剂由外部供给来进行反应。也就是说,此类电池的使用,只要反应物不断输入,反应产物不断排除,其就能连续地发电。

  2、燃料电池的原理

  它是一种电化学的发电装置,等温的按电化学方式,直接将化学能转化为电能,不必经过热机过程,不受卡诺循环限制。将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。燃料电池理论上可在接近100%的热效率下运行,具有很高的经济性。

  3、燃料电池的特点

  (1)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,所以不受卡诺循环效应的限制,这就使得电池的效率很高;

  (2)燃料电池用燃料和氧气作为原料,再加上没有机械传动部件,所以使用的时候没有噪声污染,排放出的有害气体非常少;

  (3)随着燃料电池技术不断成熟,,以及西气东输工程提供了充足天然气源,染料电池商业化应用的市场前景非常广阔,从节约能源和?;ど肪辰嵌壤纯?,此类电池的发展前途很大;

  4、燃料电池的优点

  (1)发电效率高

  燃料电池发电不受卡诺循环的限制,理论上的发电效率可以达到85% ~90%。不过就目前的水平来看,因为受到一些因素的限制,所以能量转化率一般都在40%~ 60%之间;

  (2)环境污染小

  燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,,二氧化碳排放量很小,同时没有高温燃烧的过程,这也会降低大气污染;

  (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。即便是现在染料电池的实际比能量并未达到这个水平,仅仅只有10%,但相较于一般电池来说已经高出很多了;

  (4)噪音低

  得益于简单的结构和比较少的运动部件,染料电池在使用的时候噪声很低;

  (5)燃料范围广

  对于染料电池,只要含有氢原子的物质都能作为染料,所以燃料的范围很广;

  (6)可靠性高

  当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应,在可靠性上非常高;

  (7)易于建设

  燃料电池具有组装式结构,这样的结构形式会使得安装维修非常方便,加上不需要太多辅助设计,设计和制造也非常方便,所以非常易于建设;

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