燃料電池的特點與優(yōu)勢

燃料電池涉及 化學(xué)熱力學(xué)、 電化學(xué)、 電催化、材料科學(xué)、電力系統(tǒng)及自動控制等學(xué)科的有關(guān)理論，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點。

燃料電池的特點：


由于燃料電池能將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，因此，它沒有像通常的火力發(fā)電機那樣通過鍋爐、 汽輪機、發(fā)電機的能量形態(tài)變化，可以避免中間的轉(zhuǎn)換的損失，達到很高的發(fā)電效率。同時還有以下一些特點：


1、不管是滿負荷還是部分負荷均能保持高發(fā)電效率；


2、不管裝置規(guī)模大小均能保持高發(fā)電效率；


3、具有很強的過負載能力；


4、通過與燃料供給裝置組合的可以適用的燃料廣泛；


5、發(fā)電出力由電池堆的出力和組數(shù)決定，機組的容量的自由度大；


6、電池本體的負荷響應(yīng)性好，用于電網(wǎng)調(diào)峰優(yōu)于其他發(fā)電方式；


7、用天然氣和煤氣等為燃料時，NOX及SOX等排出量少，環(huán)境相容性優(yōu)。


如此由燃料電池構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)對電力工業(yè)具有極大的吸引力。

燃料電池的優(yōu)勢：


1、能源安全性。自1970年代的石油危機后，各大工業(yè)國對石油的依賴仍有增無減，而且主要靠石油輸出國的供應(yīng)。美國載客車輛每日可消耗約600萬桶油，占油料進口量之85%。若有20%的車輛采用燃料電池來驅(qū)動，每日便可省下120萬桶油。


2、國防安全性。燃料電池發(fā)電設(shè)備具有散布性的特質(zhì)，它可讓地區(qū)擺脫中央發(fā)電站式的電力輸配架構(gòu)。長距離、高電壓的輸電網(wǎng)絡(luò)易成為軍事行動的攻擊目標(biāo)。燃料電池設(shè)備可采集中也可采分散性配置，進而降低了敵人欲癱瘓國家供電系統(tǒng)的風(fēng)險。


3、高可靠度供電。燃料電池可架構(gòu)于輸配電網(wǎng)絡(luò)之上作為備援電力，也可獨立于電力網(wǎng)之外。在特殊的場合下，模塊化的設(shè)置(串聯(lián)安裝幾個*相同的電池組系統(tǒng)以達到所需的電力)可提供*的穩(wěn)定性。


4、燃料多樣性。現(xiàn)代種類繁多的電池中，雖然仍以氫氣為主要燃料，但配備「燃料轉(zhuǎn)化器(或譯重組器，fuel reformer)」的電池系統(tǒng)可以從碳氫化合物或醇類燃料中萃取出氫元素來利用。此外如垃圾掩埋場、廢水處理場中厭氧微生物分解產(chǎn)生的沼氣也是燃料的一大來源。利用自然界的太陽能及風(fēng)力等可再生能源提供的電力，可用來將水電解產(chǎn)生氫氣，再供給至燃料電池，如此亦可將「水」看成是未經(jīng)轉(zhuǎn)化的燃料，實現(xiàn)**的能源系統(tǒng)。只要不停地供給燃料給電池，它就可不斷地產(chǎn)生電力。


5、高效能。由于燃料電池的原理系經(jīng)由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，而非產(chǎn)生大量廢氣與廢熱的燃燒作用，現(xiàn)今利用碳氫燃料的發(fā)電系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換效率可達40~50%；直接使用氫氣的系統(tǒng)效率更可超過50%；發(fā)電設(shè)施若與燃氣渦輪機并用，則整體效率可超過60%；若再將電池排放的廢熱加以回收利用，則燃料能量的利用率可超過85%。用于車輛的燃料電池其能量轉(zhuǎn)換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機的3倍以上，內(nèi)燃引擎的熱效率約在10~20%之間。


6、環(huán)境親和性。科學(xué)家們已認定空氣污染是造成心血管疾病、氣喘及癌癥的元兇之一。近的健康研究顯示，市區(qū)污染性的空氣對健康的威脅如同吸入二手煙。燃料電池運用能源的方式大幅優(yōu)于燃油動力機排放大量危害性廢氣的方案，其排放物大部份是水份。某些燃料電池雖亦排放二氧化碳，但其含量遠低于汽油之排放量(約其1/6)。


7、燃料電池發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生1000仟瓦-小時的電能，排放之污染性氣體少于1盎斯；而傳統(tǒng)燃油發(fā)電機則會產(chǎn)生25磅重的污染物。因此，燃料電池不僅可改善空氣污染的情況，甚可能許給人類未來一片潔凈的天空。


8、可彈性設(shè)置 / 用途廣。燃料電池的迷人之處在于其多樣風(fēng)貌。除了前述的集中分散兩相宜的特點外，它還具有縮放性。利用黃光微影技術(shù)可制作微型化的燃料電池；利用模塊式堆棧配置可將供電量放大至所欲的輸出功率。單一發(fā)電元所產(chǎn)生的電壓約為0.7伏特，剛好能點亮一只燈。將發(fā)電元予以串接，便構(gòu)成燃料電池組，其電壓則增加為0.7伏特乘以串聯(lián)的發(fā)電元個數(shù)。

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