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研生試劑-電化學(xué)在氫燃料電池方面的應(yīng)用
最近更新時(shí)間：2014-1-10
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研生試劑-電化學(xué)在氫燃料電池方面的應(yīng)用
氫能發(fā)電的方式是氫燃料電池，這是利用氫和氧直接經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產(chǎn)生氫和氧的逆反應(yīng)。自從上世紀(jì)70年代以來，日美等國(guó)加緊研究各種燃料電池，現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開發(fā)，日本已建立萬千瓦級(jí)燃料電池發(fā)電站，美國(guó)有30多家在開發(fā)燃料電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國(guó)也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。
燃料電池的簡(jiǎn)單原理是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進(jìn)行燃燒，能源轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。zui早，這種發(fā)電裝置很小，造價(jià)很高，主要用于宇航作電源。現(xiàn)在已*，逐步轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用。目前，燃料電池的種類很多，主要有以下幾種：
磷酸鹽型燃料電池
磷酸鹽型燃料電池是zui早的一類燃料電池，工藝流程基本成熟，美國(guó)和日本已分別建成4500千瓦及11000千瓦的商用電站。這種燃料電池的操作溫度為200℃，zui大電流密度可達(dá)到150毫安/平方厘米，發(fā)電效率約45%，燃料以氫、甲醇等為主，氧化劑用空氣，但催化劑為鉑系列，目前發(fā)電成本尚高，每千瓦小時(shí)約40—50美分。
融熔碳酸鹽型燃料電池
融熔碳酸鹽型燃料電池一般稱為第二代燃料電池，其運(yùn)行溫度650℃左右，發(fā)電效率約55%，日本三菱公司已建成10千瓦級(jí)的發(fā)電裝置。這種燃料電池的電解質(zhì)是液態(tài)的，由于工作溫度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料用氫、一氧化碳、天然氣等均可。氧化劑用空氣。發(fā)電成本每千瓦小時(shí)可低于40美分。
固體氧化物型燃料電池
固體氧化物型燃料電池被認(rèn)為是第三代燃料電池，其操作溫度1000℃左右，發(fā)電效率可超過60%，目前不少國(guó)家在研究，它適于建造大型發(fā)電站，美國(guó)西屋公司正在進(jìn)行開發(fā)，可望發(fā)電成本每千瓦小時(shí)低于20美分。
此外，還有幾種類型的燃料電池，如堿性燃料電池，運(yùn)行溫度約200℃，發(fā)電效率也可高達(dá)60%，且不用貴金屬作催化劑，瑞典已開發(fā)200千瓦的一個(gè)裝置用于潛艇。美國(guó)zui早用于阿波羅飛船的一種小型燃料電池稱為美國(guó)型，實(shí)為離子交換膜燃料電池，它的發(fā)電效率高達(dá)75%，運(yùn)行溫度低于100℃，但是必須以純氧作氧化劑。后來，美國(guó)又研制出一種用于氫能汽車的燃料電池，充一次氫可行駛300公里，時(shí)速可達(dá)100公里，這是一種可逆式質(zhì)子交換膜燃料電池，發(fā)電效率zui高達(dá)80%。
燃料電池理想的燃料是氫氣，因?yàn)樗请娊庵茪涞哪娣磻?yīng)。燃料電池的主要用途除建立固定電站外，特別適合作移動(dòng)電源和車船的動(dòng)力。