有腐蚀、液体碳酸锂/碳酸钾 无腐蚀、氧化锆系陶瓷系 无腐蚀、固体稳定氧化锆系

发电效率(%) 45-60 35-60 45-60 50-60

启动时间 几分钟 2-4h ≥10h ≥10h 几分钟

电荷载体 OH- H+ CO3- O-

反应温度(℃) 50-200 180-220 600-700 750-1000 25-105

应用情况

参考 应用于宇宙飞船 应用广泛发展迅速 有可能用于大型发电厂 有可能用于大型发电厂 发展迅速可用于FCEV

1。2。4 燃料电池的性能

(1)对燃料的转化效率高 

因为燃料电池发电是直接由化学能转化为电能,不经过从热能到机械能再到电能的转换过程,中间反应转化的步骤减少,损失减少,所以对能源的利用效率高。 

(2)可利用燃料多样化 

燃料电池除了最常用的氢气以外,其他可再生燃料同样可以直接利用,比如:甲烷等烃类燃料,甲醇等醇类燃料。这样就使得未来燃料电池的大范围利用推广成为可能,不会因为所需燃料的特殊性而难以被利用。

(3)可塑性强,组装搭配灵活方便 

燃料电池既可以“单兵作战”,直接利用单电池,又可以“快速集结”,将单电池通过串联或并联的方式连接起来,形成庞大的供电系统,以满足实际生产、生活中的大功率需求。

(4)应用范围广 

正是因为有了上面所提到的诸多特点,才使得燃料电池相较于其他能源来说,其应用范围更广,既不受地域限制,又不受功率限制。

(5)清洁、环保、噪声低 

因为燃料电池的生成物中主要是水, 有害气体基本上不排放, 所以它是一种绝对清洁的新能源。

1。3 固体氧化物燃料电池(SOFC)文献综述

1。3。1 SOFC的优点

(1)单位面积产生的电流大,功率高;

(2)可直接利用H2、CH4、甲醇等可再生燃料,无需使用催化剂;

(3)利用燃料的效率高达80%,而且绝对的清洁无污染;

(4)电解质、阴极和阳极均采用固体材料,不会出现腐蚀性液体泄漏;

(5)能够适应各种燃料的供应,不受地域限制;

(6)实际利用可根据供电需求而自由调控;

(7)性质稳定,便于维护,电池形状可根据实际需要进行改变。

1。3。2 SOFC的工作原理

同普通燃料电池一样,SOFC也是把反应物中的化学能直接转化为电能,其区别在于SOFC工作温度相对较高(一般在800 -1000 ℃)。

在阳极不断添加燃料气体,如CH4、H2、煤气等,此时阳极在催化作用下,使燃料气体附着在其表面,接下来燃料气体则流经阳极特有的多孔结构,最终停留在阳极和电解质的接触面。与此同时,在阴极持续通入氧气并被吸附在阴极多孔结构中,在阴极发生催化反应后,O2变为O2-,由于化学势的存在,O2-进入固体氧离子导体,该导体与普通燃料电池中的电解质具有相同的作用,通过渗透作用的发生,到达电解质和阳极的接触面,与燃料发生反应,而失去的电子则通过外电路到达阴极,产生电流,具体反应过程如图1-2所示。

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