燃料电池的特点及优势 最具发展潜力的新能源应用

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能源是经济发展的基础，人类为了更有效地利用能源一直在进行着不懈的努力。历史上利用能源的方式经历过多次革命性的变革，每一次都极大地推进了现代文明的发展。随着现代文明的发展，人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊端：一是储存于燃料中的化学能必须首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在机端所获得的效率只有33~35%;二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式。这就是燃料电池发电技术。

燃料电池是一种将储存在燃料(氢气、甲醇、天然气、石油气、煤炭及甲烷等)和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的电池，只要不断地加入燃料和氧气就会不断地产生电能，故称为燃料电池。与一般电池不同，燃料电池并非是储藏能源的装置，而是一个发电装置。它不经历热机过程，不受热力循环限制，因此能量转换效率高。它的化学能转换效率在理论上可达100%，实际效率已达60%80%，是普通内燃机热效率的23倍。

燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。总的来说，燃料电池具有以下特点：

燃料电池的特点：

(1)能量转化效率高他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%.

(2)有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。

(3)燃料适用范围广：燃料电池既可适用于城市大型发电站，也可作为医院、商店、集体宿舍、边远山区的小型发电装置，以及日常和国防用于行走机械的动力系统。燃料电池的开发时今后电气新能晕应用的重大方向，它的研制具有重大的社会意义和经济意义。

(4)积木化强规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适

(5)负荷响应快，运行质量高燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频燃料电池原理率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。

(6)环境保护性：通过燃料电池系统释放出的污染物比直接燃烧要降低几个数量级，可有效的保护环境。

(7)模块设计，结构紧凑：设备可以模块化，尺寸灵活性大，发电量易于调节。

(8)位置灵活性：燃料电池是一种独立的发电体系，由于没有运动部件，所以可以没有噪声污染，可以方便使用，随意放置，不受周围环境限制。

(9)可以采用多种燃料：高温操作型燃料电池不需要外部还原系统，在这一方面更具有优势。

燃料电池的优势

1、无噪声。燃料电池运行安静,噪声大约只有55dB,相当于人们正常交谈的水平。不会对人类工作学习造成干扰，这使得燃料电池适合于室内安装,或是在室外对噪声有限制的地方。

2、高效率。燃料电池的发电效率可以达到50%以上,这是由燃料电池的转换性质决定的,直接将化学能转换为电能,不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。能源利用率大幅度提高。

3、无污染。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。但燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等),整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

燃料电池是一种把燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的装置。是继水力、火力、原子能发电方式之后的“第四种发电方式”。是未来能源的新风向标，具有广大的发展空间。

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