隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產品,那么你一定不知道這些產品的一些組成,比如燃料電池。
燃料電池利用電池的負極側的氫電極(燃料極)來輸入氫,正極側的氧化電極(空氣或氧氣)來輸入空氣或氧氣。在正極和負極之間沒有電解質,并且電解質將兩個電極分開。根據燃料電池的不同類型,使用了不同的電解質,包括酸性,堿性,熔融鹽或固體電解質。在燃料電池中,燃料和氧化劑用作催化劑。在能量轉換過程中,通過電化學反應生成電和水(H2O)。因此,不會產生氮氧化物(NOX)和碳氫化合物(HC)。大氣環(huán)境導致污染性氣體排放。
燃料電池的發(fā)電不受卡諾循環(huán)的限制。從理論上講,其發(fā)電效率可以達到85%至90%,但是由于運行過程中各種極化的限制,燃料電池的當前能量轉換效率約為40%至60%。如果實現熱電聯供,燃料的總利用率可高達80%??焖俚呢撦d響應和高運行質量??梢栽趲酌腌妰葘⑷剂想姵貜淖畹凸β兽D換為額定功率,并且發(fā)電廠可以非??拷撦d,從而改善了區(qū)域頻率燃料電池的主頻率偏差和電壓波動,減少了現有的容量變電站設備和電流載波的數量減少了輸變電線路的投資和線路損耗。
內燃機排放的廢氣中的有害氣體和對環(huán)境的污染是內燃機車輛的致命缺點。盡管采取了各種內部和外部技術措施,但只能達到“低污染”的水平。汽車的數量巨大,甚至“低污染”也對全球環(huán)境產生巨大影響。使用氫作為燃料的燃料電池發(fā)動機主要產生水,這是“零污染”。使用碳氫化合物作為燃料的燃料電池發(fā)動機主要產生水,二氧化碳和一氧化碳,這是“超低污染”。在對地球環(huán)境保護和尋找新能源的要求之外,燃料電池發(fā)動機是理想的動力裝置,并且可能逐漸取代石油成為車輛的主要能源。
燃料電池是一種能量轉換裝置,在工作時必須有能量(燃料)輸入,才能產出電能。普通蓄電池是一種能量儲存裝置,必須先將電能儲存到電池中,在工作時只能輸出電能,在工作時不需要輸入能量,也不產生電能,這是燃料電池與普通電池本質的區(qū)別。
液氫燃料電池的比能量是鎳鎘電池的800倍,直接甲醇燃料電池的比能量比鋰離子電池(能量密度最高的充電電池)高10倍以上。目前,燃料電池的實際比能量盡管只有理論值的10%,但仍比一般電池的實際比能量高很多。
目前,不論是液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲氫金屬儲存的氫,還有碳水化合物經過重整后轉換的氫是燃料電池的唯一燃料。氫氣的產生、儲存、保管、運輸和灌裝或重整,都比較復雜,對安全性要求很高。但燃料種類的單一性,可以建立標準化、統一的供給系統。
一旦燃料電池的技術性能確定后,其所能夠產生的電能只和燃料的供應有關,只要供給燃料就可以產生電能,其放電特性是連續(xù)進行的。普通蓄電池的技術性能確定后,只能在其額定范圍內輸出電能,而且必須是重復充電后才可能重復使用,其放電特性是間斷進行的。
燃料電池的單電池可產生的電壓約為1V,不同類型的燃料電池的單電池可產生的電壓略有不同。 通常,根據電壓和電流的要求,將多個單電池組合成燃料電池發(fā)動機組。 在組合過程中,必須嚴格密封單電池之間的電極連接,因為密封不良的燃料電池會產生氫氣。 泄漏到燃料電池的外部會降低氫氣的利用率,并嚴重影響燃料電池發(fā)動機的效率。 它還可能導致氫氣燃燒事故。 由于嚴格的密封要求,燃料電池發(fā)動機的制造過程非常復雜,并且給使用和維護帶來許多困難。
在研究設計過程中,一定會有這樣或著那樣的問題,這就需要我們的科研工作者在設計過程中不斷總結經驗,這樣才能促進產品的不斷革新。





