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燃料电池系统可与电力供应系统相连,可以一边监控系统的受电电力;一边在保证不发生逆流的情况下,以最大、最有效地为家庭系统提供电力。而排出的热量又将以60℃的温水储存在储水槽中,作为洗澡和厨房用热水加以利用。由于家用热水量需要很大,所以,可在水槽中热水不足的情况下不断利用辅助热源器来提供补充热水。辅助热源器可以是煤气热水器和使用夜间电力的电热水器等等。实际上,在实现经济运转方面(特别是有效地利用能源),燃料电池系统为高效、安全运行提供了广泛的空间 。
1. 日本经济产业省通 过NEDO的工作,全面支持 PEFC的开发,有关PEFC的预算,2000年度约为44亿日元,2001年度为72亿日元,主要用于燃料电池普及基础准备工作,燃料电池系统实用化技术开发补助和固体高分子燃料电池发电技术的开发。PEFC系统的运转试验,由日本燃气协会于1999-2000年作为对NEDO的赞助工作实施。松下电器、三洋电机和松下电工试制的三个1kW, 级系统分别装于东京、大阪和东邦三个煤气分室与实验住宅相配合进行运转试验,早晨启动,晚上停止,试验发电和排热的基本功能。(发电效率DC 端约30%LHV)。
2.PEFC系统的开发者,不仅有燃料电池开发主流的电机厂,还有机械厂(三菱重工)、汽车厂(丰田及海外工厂(荏原 Ballard,Plug电力/久保田,H 电力/三井物产)等参与竞争。国内厂家1kW级的电热共生电源商品化的期限是 2004-2005 年。这基本上反映了国际上强手竞争的计划概况。从性能方面看,现在开发的燃料电池发电效率和目标值差距还较大。从系统水平看,2000年上半年,NEDO赞助的系统运转试验DC端的效率约30%,而2000年末各厂家的计划是35-40%。为达到 AC 输电端 35%的商品目标值,DC端效率应更高些,达43%左右,最好达到46% 。
固体高分子燃料电池具有高效率和良好的环保性,在家庭,单位以及汽车等领域拥有广泛的应用前景。东芝国际燃料电池公司(TIFC)开发成功了 1kW 级家用系列,发电功率达到了 35% 的商用标准。除此以外,东芝还开发了一个 5kW级的商用系统。为开发全球市场,针对燃料多样化,该系统采用了部分氧化改良方式,从起动到开始发电控制在9 分钟之内,大大缩短了起动时间。东芝国际燃料电池公司(株式会社)作为商用氧化电池技术的生产基地,同时致力于起动温度低、输出密度高的固体高分子形燃料电池系统的开发 。
氢氧燃料电池(中性介质) 正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 负极:2H2 - 4e- → 4H+ 总反应式:2H2 + O2 == 2H2O氢氧燃料电池(酸性介质) 正极:...
SOFC与第一代燃料电池(磷酸型燃料电池,简称PAFC)、第二代燃料电池(熔融碳酸盐燃料电池,简称MCFC)相比它有如下优点:(1)较高的电流密度和功率密度;(2)阳、阴极极化可忽略,彼化损失集中在电...
你好。由于SOFC发电的排气有很高的温度,具有较高的利用价值,可以提供天然气重整所需热量,也可以用来生产蒸汽,更可以和燃气轮机组成联合循环,非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联...
1.电解质是高分子膜,不含液体,制作维修比较简便;
2.电池动作温度低 (-80℃),加热时间短;
3.单位电极面积电流较大,有利于电池的小型化 。
燃料电池课件 (2)
燃料电池课件 (2)
第1篇 导论
第1章 绿色可再生能源工程
第2章 燃料电池系统
第3章 燃料
第2篇 基础篇
第4章 能量及电池功率
第5章 材料导电原理
第6章 SOFC材料热学性质
第3篇 固体燃料电池
第7章 固体电解质
第8章 SOFC电极
第9章 SOFC封装
第10章 电池及电池组的设计
第11章 固体燃料电池的工艺技术
第12章 碳氢燃料纯化及重整
第4篇 电池测试及应用
第13章 电池性质测试
第14章 SOFC失效及异常诊断
第15章 定置型气化及低碳发电
第16章 便携式SOFC电源的应用
索引
SOFC与第一代燃料电池(磷酸型燃料电池,简称PAFC)、第二代燃料电池(熔融碳酸盐燃料电池,简称MCFC)相比它有如下优点:(1)较高的电流密度和功率密度;(2)阳、阴极极化可忽略,彼化损失集中在电解质内阻降;(3)可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料,而不必使用贵金属作催化剂;(4)避免了中、低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题;(5)能提供高质余热,实现热电联产,燃料利用率高,能量利用率高达80%左右,是一种清洁高效的能源系统;(6)广泛采用陶瓷材料作电解质、阴极和阳极,具有全固态结构;(7)陶瓷电解质要求中、高温运行(600~1000℃),加快了电池的反应进行,还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原,简化了设备。
除了燃料电池的一般优点外,SOFC还具有以下特点:对燃料的适应性强,能在多种燃料包括碳基燃料的情况下运行;不需要使用贵金属催化剂;使用全固态组件,不存在对漏液、腐蚀的管理问题;积木性强,规模和安装地点灵活等。这些特点使总的燃料发电效率在单循环时有潜力超过60%,而对总的来说体系效率可高达85%,SOFC的功率密度达到1MW/M3,对块状设计来说有可能高达3MW/M3。事实上,SOFC可用于发电、热电回用、交通、空间宇航和其他许多领域,被称为21世纪的绿色能源。
固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点,可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站,以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源,都有广阔的应用前景。
固体氧化物燃料电池是一种新型发电装置,其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等,是其广泛应用的基础。
固体氧化物燃料电池单体主要组成部分由电解质(electrolyte)、阳极或燃料极(anode,fuel electrode)、阴极或空气极(cathode,air electrode)和连接体(interconnect)或双极板(bipolar separator)组成。
固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同,在原理上相当于水电解的"逆"装置。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成,阳极为燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源,其阳极即电源负极,阴极为电源正极。
在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气,例如:氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等,具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体,并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气,具有多孔结构的阴极表面吸附氧,由于阴极本身的催化作用,使得O2得到电子变为O2-,在化学势的作用下,O2-进入起电解质作用的固体氧离子导体,由于浓度梯度引起扩散,最终到达固体电解质与阳极的界面,与燃料气体发生反应,失去的电子通过外电路回到阴极。
单体电池只能产生1V左右电压,功率有限,为了使得SOFC具有实际应用可能,需要大大提高SOFC的功率。为此,可以将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电池组。 SOFC组的结构主要为:管状(tubular)、平板型(planar)和整体型(unique)三种,其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为SOFC的发展趋势。