燃料电池基础1.ppt

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1、燃料电池基础本节主要内容7-1燃料电池及基本原理7-2燃料电池特征和分类7-1燃料电池及基本原理一、燃料电池发电----一种新的发电方式燃料电池发电不同于传统的火力发电，其燃料不经过燃烧，没有复杂的从燃料化学能转化为热能，再转化为机械能，最终转化成电能的过程，而是直接将燃料(天然气、煤制气、石油等)中的氢气借助于电解质与空气中的氧气发生化学反应．在生成水的同时进行发电，因此其实质是化学能发电。燃料电池发电被称为是继火力发电、水力发电、原子能发电之后的第4大发电方式。燃料电池与干电池和蓄电池区别平时所说的干电池与蓄电他，没有反应物质的输入与生成物的排出，所以其寿命有一定

2、限度；而燃料电池可以连续地对其供给反应物(燃料）及不断排出生成物(水等)，因而可以连续地输出电力。燃料电池的历史。。。。。中国燃料电池研究。。。二、燃料电池发电原理及电池构成1、发电原理：在能量水平高的氢与氧结合产生水时，首先氢气放出电子，具有正电荷；同时，氧气从氢气中得到电子，具有负电荷，两者结合成为中性的水。在氢与氧进行化学反应中，发生电子的移动，把电子的移动取出，加到外部连接的负载上面，这种结构即为燃料电池。燃料电池其原理是一种电化学装置。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。二、燃料电池发电原理及电池构成2、燃料电池构成（图）氢气反应的地方为燃

3、料极，燃料极为阳极；氧气反应的地方为空气极，空气极为阴极夹在这两个极中间通过离子传导电力的地方为电解质。电解质是由不透气的通过离子导电的导体组成。燃料极与空气极统称之为电极。由一个燃料极和空气极及电解质、燃料、空气通路所组成的一组电池称为单体电池；多个单体电池的重叠，称为电堆。实用的燃料电他均由电堆组成。7-2燃料电池特征和分类一、燃料电池特征#(1)发电效率高；因不受卡诺循环的限制，可以得到很高的发电效率，其本体的效率即可达到40％~50％以上。如果将排出的燃料进行重复利用，再利用其排热，对于中、高温燃料电池，综合效率可达70％—80％。(2)污染极少，是保护环境的

4、绿色能源。(3)可以使用天然气、石油、煤炭、乙醇、沼气等等多种多样的燃料，资源广泛(4)由于燃料电池本体没有旋转部分，所以噪声很小。7-2燃料电池特征和分类一、燃料电池特征（5）属分散电源，用途广泛。（6）不需要大量的冷却水，适合于内陆及城市地下应用，对缺水的中国极为有利。二、燃料电池分类1、按电池所采用的电解质分类#碱性燃料电池（简称AFC）（图1）磷酸型燃料电池（简称PAFC）熔触碳酸盐型燃料电池（简称MCFC）固体电解质型燃料电池（简称SOFC）固体高分子型燃料电池（简称PEMFC）图2直接甲醇型燃料电池（简称DMFC）二、燃料电池分类2、按照电他的工作温度进行

5、分类。低温燃料电池：工作温度低于100℃的，包括碱性燃料电池和固体高分子型燃料电池；中温燃料电池：工作温度在100~300℃的，包括直接甲醇型燃料电池和磷酸型燃料电池；高温燃料电池：工作温度在600—l000℃的，包括熔融碳酸盐型燃料电池和固体电解质型燃料电他。三、燃料电池系统1、组成：燃料电池发电装置除了燃料电池本体之外，还必须和以下周边装置共同构成一个系统。主要有：#燃料重整系统、空气供应系统、直流——交流逆变系统、余热回收系统、控制系统等周边装置。在高温燃料电池中还有剩余气体循环系统。燃料电池发电装置的系统构成图三、燃料电池系统2、构成系统的各周边装置的作用如下

6、：(1)燃料重整系统。燃料重整系统是将所得到的燃料转化成为燃料电池能够使用的以氢为主成分的燃料的一个转换系统。碳氢化合物的气体燃料(如天然气等)或者液体燃料(石油、甲醇等)用作燃料电池的燃料时，通过水蒸气重整法等，对燃料进行重整。而在使用煤炭时，则通过煤制气的反应，制造出以氢与一氧化碳为主要成分的气体燃料。这些转换的主要反应装置，称之为重整器和煤气化炉。三、燃料电池系统2、构成系统的各周边装置的作用如下：(2)空气供给装置。空气供给装置是对燃料电池供应反应时用的空气的系统。它可以使用马达驱动的送风机或者空气压缩机，也可以使用回收排出余气的透平机或压缩机的加压装置。(3

7、)直--交流逆变系统。燃料电池所产生的是直流电，而所需要的往往是交流电，因此要有一个将燃料电池本体所产生的直流电变换成交流电的装置。(4)排热回收系统。排热回收系统指回收燃料电池本体发电时所产生的热(电池排气的含热及燃料重整系统的排热等)的系统。三、燃料电池系统2、构成系统的各周边装置的作用如下：(5)控制系统。控制系统是燃料电池发电装置起动、停止、运转、外接负载等的控制装置。由控制运算的计算机以及测量与控制执行机构等组成。(6)剩余气体循环系统。在高温燃料电池发电装置中，由于电池排热温度高，因此装设有可以使用燃气轮机与蒸汽轮机剩余气体的循环系统。课