到2025年,實(shí)現(xiàn)制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善,燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。
燃料電池(FC)是一種直接把燃料所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置,它不同與一般電池和二次電池是將活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部,從而限制了電池的容量。燃料電池是只要能持續(xù)地供給燃料,燃料電池便能持續(xù)發(fā)電。
目前它被稱為是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電、核電發(fā)電之后的第四代發(fā)電技術(shù)。燃料電池由于不需要經(jīng)過(guò)燃燒等中間過(guò)程,因此具備發(fā)電轉(zhuǎn)換效率高、對(duì)環(huán)境的污染程度更低、運(yùn)行過(guò)程中噪聲低、比能量高等諸多優(yōu)點(diǎn)。
燃料電池按照燃料的來(lái)源分類:有固體氧化物燃料電池、氫燃料電池、甲醇燃料電池等
燃料電池按照電解質(zhì)的不同分類主要有固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等。
堿性燃料電池可工作在環(huán)境溫度和90°C之間,其電效率高于使用其他酸性電解質(zhì)的燃料電池,主要應(yīng)用場(chǎng)景是在航天器及空間站上。
磷酸燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池的工作溫度都比較高,磷酸燃料電池工作范圍約為150至210°C,熔融碳酸鹽燃料電池是在600°C以上溫度下運(yùn)行的,都屬于高溫電池。它們都具備余熱利用價(jià)值高和電池構(gòu)造材料價(jià)廉等諸多優(yōu)點(diǎn),是下一世紀(jì)的綠色電站。
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)也稱為聚合物電解質(zhì)膜(PEM)燃料電池,質(zhì)子交換膜是一種半透膜,其作用是設(shè)計(jì)用于傳導(dǎo)質(zhì)子,充當(dāng)電子絕緣體和反應(yīng)物屏障。由于其比功率高、可常溫運(yùn)行、啟停時(shí)間短、可逆再生、重量最輕等特點(diǎn)特別適應(yīng)于新能源汽車上。
氫燃料電池是以氫氣為燃料,與氧氣經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后透過(guò)質(zhì)子交換膜產(chǎn)生電能,電子通過(guò)外部電路做功,氫和氧反應(yīng)生成水,不排放碳化氫、一氧化碳、氮化物和二氧化碳等污染物。
氫燃料電池的發(fā)電原理其實(shí)是電解水的逆反應(yīng)原理,氫氣在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),生成質(zhì)子(H+)和電子(e-),質(zhì)子穿過(guò)隔膜在燃料電池內(nèi)部遷移至陰極,電子則通過(guò)外部電路做功遷移至陰極,氧氣在陰極發(fā)生還原反應(yīng)與質(zhì)子、電子生成水(H2O)
對(duì)外電路,發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極,電子在外電路中由負(fù)極遷移至正極,產(chǎn)生由正極流向負(fù)極的電流。
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