超全，一文搞懂燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究！

作者：漫談君 

燃料是提供動(dòng)力的源泉，由于石油資源的枯竭，可再生能源的開(kāi)發(fā)就變得十分緊迫，燃料電池就進(jìn)入了大家的視野，現(xiàn)在許多公司已經(jīng)有很大的突破了！

一、前言

隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和汽車保有量的飛速增長(zhǎng)，全球石油資源遞減和環(huán)境污染等問(wèn)題卻日益突出。世界各國(guó)政府開(kāi)始投入大量的人力、物力、財(cái)力競(jìng)相研制和開(kāi)發(fā)旨在以節(jié)能、環(huán)保為終極目標(biāo)的混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車等新能源汽車。電動(dòng)汽車作為一種節(jié)能、無(wú)污染的理想“零排放”汽車，理所當(dāng)然地受到了廣泛的關(guān)注與重視，并在今后汽車工業(yè)的發(fā)展中占有越來(lái)越重要的地位。

二、燃料電池的定義

燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運(yùn)行，具有很高的經(jīng)濟(jì)性。目前實(shí)際運(yùn)行的各種燃料電池，由于種種技術(shù)因素的限制，再考慮整個(gè)裝置系統(tǒng)的耗能，總的轉(zhuǎn)換效率多在45%～60%范圍內(nèi)，如考慮排熱利用可達(dá)80%以上。

此外，燃料電池裝置不含或含有很少的運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠，較少需要維修，且比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組安靜。另外電化學(xué)反應(yīng)清潔、完全，很少產(chǎn)生有害物質(zhì)。所有這一切都使得燃料電池被視作是一種很有發(fā)展前途的能源動(dòng)力裝置。

三、燃料電池的分類

目前，有5種已知的燃料電池類型，其名稱與采用的相應(yīng)的電解質(zhì)有關(guān)。

1、堿性燃料電池（AFC）

堿性燃料電池采用氫氧化鉀溶液作為電解液。

這種電解液效率很高（可達(dá)60%~90%），但對(duì)影響純度的雜質(zhì)，如二氧化碳很敏感，因而運(yùn)行中需采用純態(tài)氫氣和氧氣。這一點(diǎn)限制了將其應(yīng)用于宇宙飛行及國(guó)際工程等領(lǐng)域。 

2、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）

質(zhì)子交換膜燃料電池采用極薄的塑料薄膜作為其電解質(zhì)。這種電解質(zhì)具有高功率一重量比和低工作溫度。是適用于固定和移動(dòng)裝置的理想材料。

3、磷酸燃料電池（PAFC）

磷酸燃料電池采用200℃高溫下的磷酸作為其電解質(zhì)。很適合用于分散式的熱電聯(lián) 產(chǎn)系統(tǒng)。

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