


氫燃料(liào)電池是使用氫這種(zhǒng)化學元素,製造成(chéng)儲(chǔ)存能量的電池。
無汙染
燃料電池對環(huán)境無汙染。它是通過電化學反應,而不(bú)是采用燃燒(汽、柴油)或(huò)儲能(蓄電池)方式--最典型的傳統後備電源方案。
燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等汙染物。如上所述,燃料電池隻會產生水和熱。
如果氫是通過可再生能源(yuán)產生的(光伏(fú)電(diàn)池板、風能發電等(děng)),整個循環就是徹底的不產生有害物質排放的過程。
無噪聲
燃料電池運行安靜,噪聲大約隻有55dB,相當於人們正常交談(tán)的水平。這使得燃料電池適合於室內(nèi)安裝,或是在室外對噪聲有限製(zhì)的地方(fāng)。
高效率
燃料電池的發電效率可以達到50%以(yǐ)上,這是由燃(rán)料(liào)電池的轉換性質決定的,直接將化學能(néng)轉換為電能,不需要經過熱能和機械能(néng)(發電機)的中間變換。
20世紀60年代,氫燃料電池就已經成功地應用於航天領域。往返於太空和地球之(zhī)間的"阿波(bō)羅"飛船就工作示意圖安裝了這(zhè)種體積小、容量大的裝置。
進(jìn)入70年代以(yǐ)後,隨著人們不斷地掌握多種先進的製氫技術,很快(kuài),氫燃料電池就被運用於發電和(hé)汽車。
大型電站(zhàn),無論是水電、火電或核電,都是把發出的電送往電網,由(yóu)電網輸(shū)送給(gěi)用戶。
但由(yóu)於各用電(diàn)戶的負荷不同,電(diàn)網有時呈現為高峰,有(yǒu)時則(zé)呈現為低穀(gǔ),這就會導致停電或電壓不穩。
另外,傳統的火力發電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發電機這些龐大的設備上,燃燒時(shí)還會(huì)消耗(hào)大量的能源和(hé)排放大量的(de)有害物質。
而使用氫燃料電池發電,是將燃料的化學能直接(jiē)轉換為電能,不需要進行燃燒,能量(liàng)轉換率可達60%~80%,而且汙染少、噪音小,裝置(zhì)可大可(kě)小,非常靈活。
氫的化學特性活(huó)躍,它可同許多金屬或合金化(huà)合。
某些金屬或(huò)合金吸收氫之後,形成一種金屬氫化物,其中有些金屬氫化物(wù)的氫(qīng)含量很高,甚至高於液氫的密度,而且該金屬氫化物(wù)在一定溫度(dù)條件下會分解,並把所吸收的氫釋(shì)放出來,這就構成(chéng)了一種良好的貯氫材料(liào)。
隨著製氫技術的發展,氫燃(rán)料電池離我們的生(shēng)活越來越近。到那時(shí),氫氣將(jiāng)像煤氣一樣通過(guò)管道被送入千(qiān)家萬戶,每個(gè)用戶則采用金屬(shǔ)氫化(huà)物的貯罐(guàn)將氫氣貯存起來,然後連接氫燃料電池,再接通各種用電設備。
它將為人們(men)創造舒適的生活環境,減輕繁重的生活事務。但願這種清潔方便的新型能源--氫燃料電池早(zǎo)日在人們日常(cháng)生活(huó)中。

電堆由多個單體電池以串聯方式層疊(dié)組合而成。
單體電池是(shì)由將雙極板與膜電極(MEA-催化劑、質子交換膜(mó)、碳紙/碳布)組成。
若(ruò)幹單體之間嵌(qiàn)入密封件,經前、後端板壓緊後用螺杆緊固拴牢,即構成燃料電池電堆。

在原理上相當於水電解的“逆”裝置。
陽極(jí)為氫燃料發生氧化的場所,陰極為氧化劑還原的(de)場所,兩極都含有加速電極(jí)電(diàn)化學反應的催化劑,質子交換膜作為傳遞H+的介質,隻允許H+通過。工作時相當(dāng)於一直(zhí)流電源,陽極即電源負極,陰極即電源正極。
電堆工作時,氫(qīng)氣和氧氣(qì)分別由進口引入,經電堆氣體主(zhǔ)通道分配至各單(dān)電池的雙極板,經雙極(jí)板導流均勻分配至(zhì)電極,通過(guò)電極支撐(chēng)體與催化劑接觸進行電化學反應。
陽極(負極): 2H2 →4H+ + 4e-
陰極(正極): O2 + 4H+ + 4e- →2H2O
由於(yú)質子交換膜隻能傳導質子,因此氫離(lí)子(即質子)可直接(jiē)穿過質子交換膜到達陰極,而電子(zǐ)隻能通過外電路才能到達陰極(jí)。當電子通過外電路流向陰極時就(jiù)產生了直流電。
以陽極為參考時,陰極電位為1.23V。也即每一單電池的發電電(diàn)壓理論上限為1.23V。接有(yǒu)負載時(shí)輸出電壓取決於輸出電流密度,通常(cháng)在0.5~1V 之間。將多個單電(diàn)池層疊組(zǔ)合就能構成輸出電壓(yā)滿足實際負載需要的燃料電(diàn)池堆(簡稱電堆)。
來源:奧冠電池

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