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燃料动力电池的优缺点分别有什么?

钜大LARGE  |  点击量:2006次  |  2021年03月17日  

燃料动力电池的优缺点:


燃料动力电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料动力电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能储电而是一个发电厂。


燃料动力电池的优点


不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率。


不管装置规模大小均能保持高发电效率。


具有很强的过负载能力。


通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛。


发电出力由电池堆的出力和组数决定,机组的容量的自由度大。


电池本体的负荷响应性好,用于电网调峰优于其他发电方式。


用天然气和煤气等为燃料时,NOX及SOX等排出量少,环境相容性优。


负荷响应快,运行质量高:燃料动力电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率。


能量转化效率高:它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。燃料动力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%。


安装地点灵活:燃料动力电池电站占地面积小,建设周期短,电站功率可根据要由电池堆组装,十分方便。燃料动力电池无论作为集中电站还是分布式电站,或是作为小区、厂、大型建筑的独立电站都非常合适。


燃料动力电池的缺点


(一)燃料种类单一:目前,不论是液态氢、气态氢、储氢金属储存的氢,还有碳水化合物经过重整后转换的氢是燃料动力电池的唯一燃料。氢气的出现、储存、保管、运输和灌装或重整,都比较复杂,对安全性要求很高。但燃料种类的单一性,可以建立标准化、统一的供给系统。


(二)要求高质量的密封:燃料动力电池的单体电池所能出现的电压约为1V,不同种类的燃料动力电池的单体电池所能出现的电压略有不同。通常将多个单体电池按使用电压和电流的要求组合成为燃料动力电池发动机组,在组合时,单体电池间的电极连接时,必须要有严格的密封,因为密封不良的燃料动力电池,氢气会泄漏到燃料动力电池的外面,降低了氢的利用率并严重影响燃料动力电池发动机的效率,还会引起氢气燃烧事故。由于要求严格的密封,使得燃料动力电池发动机的制造工艺很复杂,并给使用和维护带来很多困难。


(三)比功率还要进一步提高:内燃机的比功率约为300W/kg,以氢为燃料的燃料动力电池比功率约为300~350W/kg,功率密度为280W/L。甲醇经过重整出现的氢为燃料的燃料动力电池综合功率密度(包括重整器质量)降低到220W/L。为了满足FCEV动力性能的要求,要进一步提高燃料动力电池发动机的比功率。


(四)造价太高:目前质子交换膜燃料动力电池是最有发展前途的燃料动力电池之一,但质子交换膜燃料动力电池要用贵金属铂(Pt)作为催化剂,其使用量要求达到0.1~0.2mg/cm3,目前用量要求达到0.5mg/cm3,距离要求还较远。而且铂(Pt)在反应过程中受CO的用途会"中毒"而失效。铂(Pt)的使用和铂(Pt)的失效使质子交换膜燃料动力电池的造价持高不下。


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