燃料电池分类及其特点

电池技术

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一、碱性燃料电池  

碱性燃料电池(alkaline fuel cell,简称AFC)采用强碱(如氢氧化钾、氢氧化钠)为电解质,氢气为燃料,纯氧或脱除微量二氧化碳的空气为氧化剂。该电池采用对氧电化学还原具有良好催化作用的Pt/C(铂/碳)、Ag(银)、Ag/Au(银/金)、Ni(镍)等为电催化剂所制备的多孔气体扩散电极作为氧电极(氧电极是阴极或正极),采用对氢电化学氧化具有良好催化作用的Pt-Pd/C(铂-铅/碳)、Pt/C、Ni或硼化镍等为电催化剂所制备多孔气体电极为氢电极(氢电极是阳极或负极)。  

电解质

图片来源:学堂在线《新能源汽车》  

碱性燃料电池特点包括: 1)具有较高的能量转化效率(约60%); 2)工作温度约80℃,可快速启动; 3)电池可靠性高; 4)可使用非贵金属催化剂,成本低; 5)技术发展较其他燃料电池成熟,可用于航天、交通等; 6)电解质具有腐蚀性,电池系统复杂性较高。    

二、磷酸燃料电池  

磷酸燃料电池(phosphoricacid fuel cell,简称PAFC)是以磷酸为导电电解质的酸性燃料电池。第一代磷酸燃料电池已实现商业化。  

磷酸燃料电池的特点: 1)工作温度较高,处于150~200℃之间; 2)对杂质耐受性较强; 3)电池构造简单、稳定,电解质挥发度低; 4)能量转化效率较低,处于40~50%之间。  

电解质  

图片来源:学堂在线《新能源汽车》    

三、熔融碳酸盐燃料电池  

熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell,简称MCFC)是由多孔陶瓷阴极、多孔金属阳极、多孔陶瓷电解质隔膜、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐,催化剂为镍合金。熔融碳酸盐燃料电池属于第二代燃料电池。  

电解质

图片来源:学堂在线《新能源汽车》  

熔融碳酸盐燃料电池的特点: 1)工作温度高,处于600~700℃之间,电池余热利用价值高; 2)能量转化效率较高,大于60%; 3)电池噪声低、无污染、燃料种类较多; 4)电池制造材料价格低廉。    

四、固体氧化物燃料电池  

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)属于第三代燃料电池,是一种在中高温下将化学能转化为电能的燃料电池,被普遍认为在未来可得到广泛应用。  

电解质

图片来源:学堂在线《新能源汽车》  

(1)固体氧化物燃料电池的优点: 1)全固态结构,不存在电解质渗漏问题,无需配置电解质管理系统,电池寿命长; 2)可用燃料种类多样,包括:天然气、煤气、其他碳氢化合物; 3)能量转化效率较高,大于60%,且能量密度大; 4)工作温度高,约1000℃,电池余热利用价值高; 5)低排放、低噪声。  

(2)固体氧化物燃料电池的缺点: 1)电解质为陶瓷类,易脆裂,电堆组装困难; 2)高温可能使电池龟裂; 3)工作温度高,启动时间长。    

五、直接甲醇燃料电池  

直接甲醇燃料电池 (Direct Methanol Fuel Cell,简称DMFC),它属于质子交换膜燃料电池中的子类,该电池可直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料,普通甲醇电池需从甲醇、汽油等物质中提取氢为燃料(含个人理解)。

  电解质

图片来源:学堂在线《新能源汽车》  

直接甲醇燃料电池特点: 1)甲醇来源丰富,价格低廉、储存携带方便; 2)与其他质子膜电池相比,结构更简单、操作更方便; 3)与其他质子膜电池相比,体积能量密度更高; 4)低温时需更多铂催化剂。      





审核编辑:刘清

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