燃料電池及其發展前景文章參考

【論文摘要】燃料電池具有非同尋常的性能： 電效率可達60％以上，而且可以在帶着部分負荷運行的情況下進行維修，除了有低比率碳氧化物排放外幾乎沒有任何有害的排放物。文章介紹按温度劃分的4種主要燃料電池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)的性能，重點介紹高温固體氧化物燃料電池(SOFC)的應用及其發展前景。

With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market，covering a wide range of application．This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC，PAFC，MCFC and SOFC．Then it puts the emphasis on SOFC and its application market．

燃料電池是通過由電解液分隔開的2個電極中間的燃料(如天然氣、甲醇或純淨氫氣)的化學反應直接產生出電能。與汽輪發電機生產的電能相比，燃料電池具有非同尋常的特性：它的電效率可達60％以上，可以在帶部分負荷運行的情況下進行維修，而且除了排放低比率碳氧化物外，幾乎沒有任何其他的有害排放物。

1 燃料電池的分類 目前研製的燃料電池技術在運行温度上有不同的類型，從比室温略高直到高達1000℃的範圍。大多數工業集團公司的注意力集中在以下4種主要類型上：(1)運行温度在60-80℃之間的聚合物電解液隔膜型燃料電池(PEMFC)；(2)運行温度在160-220℃之間的磷酸類燃料電池(PAFC)；(3)運行温度在620-660℃之間的熔融碳酸鹽類燃料電池(MCFC)；(4)運行温度在880-1000℃之間的固體氧化物燃料電池(SOFC)。 可以將這些類型的燃料電池劃分為低温型(100℃及以下)、中温型(約200℃左右)及高温型(600-l000℃)燃料電池。 表1簡要地列出了各種類型燃料電池的性能。中温型和高温型燃料電池適於用在靜止式裝置上，而低温型燃料電池對於靜止裝置和移動式裝置都適用。 實用裝置的.功率容量差別也很大，可以給筆記本電腦及移動電話供電(數以W計)，也可以給居民住宅(數kW)或是分散的電熱設備和動力設備(數百KW到數MW)供電。 最適於用來驅動汽車的是低温型燃料電池。 根據使用期限成本進行的經濟性比較結果表明，就發電成本而言，SOFC型燃料電池要PEM型低30％。這個結果是根據SOFC型燃料電池的電效率比PEM型的高，這2種燃料電池最終都可以達到l000美元／KW的投資成本這一假設條件而推導出來的。

2 高温燃科電池 高温型燃料電池具有許多適於在靜止式裝置上使用的特性。但是在高温型燃料電池產生出電能之前需要較長的加熱過程，因而這種技術不能應用於要求在短時間內頻繁起動的各種實用裝置。此外，高温型燃料電池還具有以下特點： (1)不需要使用貴金屬來催化電化學反應。一般情況下使用陶瓷材料。 (2)對CO完全沒有限制。CO參加到電化學反應過程並像H2一樣被氧化。 (3)對燃料表現出高度靈活性。可以給這類燃料電池發電設備供應天然氣，天然氣在設備內部被轉換成H2和CO。這意味着無需任何外部燃料，從而大大簡化了發電設備的平衡問題。 (4)高温可以將燃氣輪機連接到該系統上，在這種情況下，燃料電池發電設備是在300kPa壓力下運行，並在不考慮燃氣輪機輸出的情況下將燃料電池的功率密度提高約20％