关于燃料电池介绍

[拼音]：ranliao dianchi

[外文]：fuel cell

电池中的活性物质由外部不断地分别送入正、负电极而反应产物连续地从电池中排出的一种可连续使用的化学电源。常用燃料电池的负极活性物质有氢、肼、甲醇或各种烃类等。氢可以直接由氢源供给（称直接式），也可以由天然气、石油经重整或裂化制取（称间接式）。正极活性物质通常是空气或氧。由于电极活性物质活性低且涉及气体，因此电催化和气体扩散多孔电极的进展与燃料电池有极其密切的关系。

利用燃料直接输入电池发电，而不经过热循环，这是从19世纪以来人们一直追求的理想的能量转换方式。到20世纪60年代，燃料电池的研究出现了高潮，并以1967年美国阿波罗登月飞行成功地应用氢－氧燃料电池而达到高峰。随后，因经济指标不适于发展民用，一度转入低潮。近年来，磷酸型氢－氧燃料电池和高温熔融碳酸盐内重整电池的进展，使燃料电池又有了新的崛起趋势。

燃料电池种类繁多，目前研究比较成熟的有氢-氧燃料电池(见图)、

肼－空气燃料电池、甲醇－空气燃料电池，特别是各种氢－氧燃料电池，如培根型、磷酸型、离子交换型、毛细膜型等。

氢－氧燃料电池的电化学工作原理如图所示。其中的反应为：

要维持燃料电池正常运行，必须有反应物的供应和产物（如水和热）的排除，以及相应的控制系统，因而难以小型化。

燃料电池的主要优点是能量转换效率高、可长时间连续运行、污染小、噪声低。热电站的能量转换效率理论上受卡诺循环所限制，实际效率一般在30％左右，最大不超过40％。利用燃料电池作媒介，等于燃料氢在恒温下燃烧，化学能转变为电能的理论效率可达100％。目前氢－氧燃料电池的实际效率已达50％～70％。由于需要使用贵金属催化剂，用纯氢的燃料成本高和电池寿命还不够长，所以目前尚不能与常规电站竞争。

近年来，磷酸型氢－氧燃料电池有了较大的进展。铂催化剂含量已从每平方米电极需60克减至只需 7.5克。采用高浓度磷酸和中温(190℃)运行，催化剂不易受一氧化碳毒化，可直接使用石油的重整或裂化气；同时，中温下高浓度磷酸有自动调节排除产物（水）的能力，可大大简化整体系统；运行寿命已达6000小时。有希望发展成为第一代民用燃料电池。

高温熔融碳酸盐电解质和高温固体电解质燃料电池，由于不必用贵金属催化剂和可利用内重整而直接送入天然燃料，近年来已取得一些进展，人们期望能成为第二代民用燃料电池。

参考文章

• 双室微生物燃料电池处理硝酸盐废水废水治理
• 不同来源菌群接种微生物燃料电池处理淀粉废水技术废水治理
• 利用微生物燃料电池快速处理含偶氮染料废水方法废水治理
• 燃料电池的特点是什么?电气技术
• 微生物燃料电池废水生物处理技术废水治理