燃料电池ránliàodiànchí

一种以氢气为燃料、以氧气为氧化剂的电池。通过管道输入电池的氢氧发生化学反应放出电能，不产生任何污染。
　◇ 洛斯阿拉莫斯实验室与通用汽车公司共同开发燃料电池系统。(人民日报.1995.5.26)
　◇ 通用汽车公司日前表示，燃料电池开发的进展促使该公司预期，由燃料电池驱动的汽车可望于2002年推出。(人民日报.2000.11.27)

燃料电池ránliàodiànchí

一种以氢气为燃料、以氧气为氧化剂的电池。通过管道输入电池的氢氧发生化学反应放出电能，不产生任何污染。

燃料电池

将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成电能的一类化学电源。若实行热电联产，其燃料总效率可达80%以上。据估计，如果以燃料电池发电方式取代常规的火力发电方式，二氧化碳排放量可降低40%～60%，氮氧化物排放量可降低50%～90%。因此，20世纪70年代以来，美、日、中等许多国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目。至1994年，世界最大燃料电池功率达1.1万kW(日本东京电力公司，磷酸盐型)。最早的燃料电池是1839年由英国物理学家格罗夫爵士制成的。

燃料电池ranliao dianchi

燃料在电池中直接氧化而产生电能的装置叫燃料电池。它是名符其实把化学能转化为电能的能量转换器。一般燃料的利用需先经燃烧把化学能转化为热能，再经过热机把热能转化为机械能，然后再把机械能转化为电能，因此受到“热机效率”的限制，最高的能量利用率 （柴油机） 不超过40%，而蒸汽机的能量利用率还不到10%，大部分能量都散发到环境中去了。燃料电池是恒温的能量转化装置，不受热机效率的限制，能量利用率可高达80%以上。
燃料电池是本世纪30年代由英国的培根首先研制成功，50年代后由于宇航事业的促进，燃料电池的研究得到很大发展，当前人类为开辟新的能源，减少对环境的污染，正在加紧对它的研制。燃料电池可分为：
❶氢-氧燃料电池 根据工作温度的不同，可分为低温(100℃以下)、中温(100～500℃)和高温(500～1000℃) 3种； 根据电解质性质不同又可分为酸性、碱性和熔融盐燃料电池。酸性氢氧燃料电池的电极反应：

❷有机化合物-氧燃料电池 如甲醇-氧燃料电池，是一种低温有机燃料电池，正、负极为多孔的铂电极，也可用其他材料的电极，如负极用少量贵金属作催化剂的镍电极，正极用银或载有催化剂的活性炭电极。电解液是硫酸溶液或氢氧化钾溶液。燃料为甲醇，它溶于电解液中，通过电解液的循环流动，被带到电极上进行反应。氧或空气为氧化剂，具体反应如下：

燃料电池种类繁多，除上述两种外，还有肼-氧燃料电池、金属-氧燃料电池、再生式燃料电池等。

燃料电池

一种将煤炭、天然气、氢气等燃料的化学能直接转变为电能的装置。与传统电池和热机相比，燃料不经中间燃烧，热能转换效率高，环境污染轻。

燃料电池fuel cell

利用氢与空气中的氧作为燃料，将化学能直接变成电能的电池。技术上比较成熟的有两种。一种是磷酸燃料电池，其体积比较大，应用于固定地点的供电装置。另一种是质子交换膜燃料电池，其阳极与阴极之间为聚合膜电解质，电极的一个表面有很薄的铂涂层，起催化作用。通到阳极的氢分解为自由电子和质子，自由电子通过外电路形成电流。质子透过质子交换膜达到阴极，与空气中的氧和回流的电子结合，产生的水就是燃料电池的副产品。这种燃料电池体积小、重量轻、适合于用作车辆的清洁能源。

燃料电池

连续以燃料的化学能直接转换为电能的电池。

燃料电池

参见 《知识经济卷》 中 “燃料电池”。

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燃料电池

参见 《知识经济卷》 中 “燃料电池”。

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燃料电池

在1981年首次发射成功的 “哥伦比亚” 号航天飞机上，使用的电源是燃料电池，作为一种新能源十分引人注目。近几年来这种高效率、不出声也不冒烟的发电装置发展很快，迅速向民用产品方向转化进入商品化阶段。
燃料电池是一种利用氧化还原反应把燃料的化学能直接转变成电能的化学电源。它的基本结构是有2块电极板，一个正极板，一个负极板，2个极板间夹着一层很薄的电解质层。电极板是散布着催化剂的导电性多孔质，电解质层是浸入电解质的绝缘性多孔性质。以氢气作燃料，也可以用天然气、甲烷等经过燃料改质器改质，变成富含氢气的气体来作燃料，以氧气或空气作为氧化剂。
燃料电池的最大优点是效率高。一般火力发电总是要先使燃料燃烧产生蒸汽来推动发电机发电，大量的能源以热的形式损耗掉了，因此现在火力发电效率最高不过38%。燃料电池却不同，它的燃料是通过化学反应直接从化学能转变成电能的，这就大大减少了热能损耗，效率高达50—60%。
它的第二个优点是无噪音、不冒烟、无污染。是一种无公害的新能源。除宇航之外还特别适于在潜水艇上应用。
装机容量大的燃料电池发电所是由许多单个电池叠层组装起来的。这些组合件可以在生产厂里组装好从而大大缩短建设工期。
燃料电池的另一个独特之处是发电能力与电池重量之比特别大，也就是说单位机体重量的发电能力强。正是这一点使它“发迹” 的。
其实，燃料电池的发电原理早在1802年就被科学家发现了，但其后许多年中研究得甚少。直到20世纪60年代由于宇宙开发计划的需要，美国航空和宇宙航行局对燃料电池单位重量的发电能力特别大这个特征感兴趣，着力开发研究。遂于1965年第一次将一台1千瓦的燃料电池装在2人乘坐的 “双子星号” 载人宇宙飞船上用作电源。1966年又把这种新型电源用在 “阿波罗号” 宇宙飞船上，1981年成为当代高技术结晶——航天飞机的电源。
此外，还有一个特点就是温排水。燃料电池除了发电之外尚可供热供水。电池反应过程中生成的水在宇航中可供宇航员饮用，产生的热量同样可以利用。目前正在研究燃料电池排热各种利用方法。不久的将来，如果在办公楼、旅馆或医院里设置一台数百千瓦的燃料电池的话，供电采暖问题有可能一榄子得到解决。
通常，按使用的电解质不同而将燃料电池分为不同种类。固体高分子型和氢氧化钾型虽然有更高的发电效率已在宇航中得到成功应用，但必须使用高纯氢气作燃料，高纯氧气作催化剂。加之需以昂贵的白金催化电极所以成本太高，不可能当作民用产品。首先商业化能用的是砭酸型，称为第一代燃料电池。它的燃料氢气允许含有微量二氧化碳、氮气和甲烷，这便可以利用天然气来改质使用以大幅度降低燃料成本。目前美国联合技术公司在商业化上处于领先地位，开发了几种不同容量的砭酸型燃料电池已经实际应用。其中容量最大的是2台4.8兆瓦的机组分别安装在纽约和日本千叶县五井火力发电站内作实际运行考核。到1984年3月为止的试验表明达到设计指标。下一个目标是建造11兆瓦的小型燃料电池发电所。但砭酸型仍要白金催化电极，效率也有待进一步研究提高。
继砭酸型之后实用化的将是熔融碳酸盐型，称为第二代燃料电池。比起第一代燃料电池来有许多显著的优点。电极材料用镍或氧化镍代替白金，要便宜得多； 燃料除氢气外也可使用一氧化碳； 能得到更高的单电池输出端电压和更高温度的排热等。既提高了效率又能降低成本。但在电池结构材料的高温耐腐蚀性等方面还存在不少难题。目前在实用化方面也已取得进展，日本东芝电气公司计划在1986年建造10千瓦的熔融碳酸盐型燃料电池。
第三代燃料电池是固体电解质型。目前尚处在基础研究阶段。它的最大特点是工作温度高，可望进一步提高效率并得到优质排热。随着高效率、低成本，能用天然气等廉价燃料发电的燃料电池开发，将来完全可以建造100—300兆瓦的燃料电池发电所来代替现有的中小型发电厂，以10—30兆瓦的燃料电池发电所代替城市变电所。在大型建筑物或偏远城镇、农村海岛也可单独设置分散型燃料电池装置。可以想象，这将给人们带来许多好处。

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燃料电池

燃料电池是将石油、天然气、煤等转换成氢燃料，通过电化学反应过程由氧化作用释放出的化学能直接转换为电能的一种发电装置。它属于一种洁净的能源转换效率较高的直接发电方式，不存在煤、油那样的严重公害问题，可直接装设在工厂、住宅区作分散电源，还可利用其余热，是一种很有发展前途的新能源发电方式。根据所使用的不同电解质，大型燃料电池分为磷酸型 （第一代）、熔融碳酸盐型 （第二代） 和固体电解质型 （第三代）。
实际电池由于在活化分极的电极反应过程中存在电压损失及因内阻造成的电压损失等，实际的燃料电池可串联数十个或数百个单个组件，构成层组电池。目前研制的大多属于第一代磷酸型，燃料大部分采用天然气或煤气。首先将天然气脱硫使其主要成分甲烷 (约占95%) 和水蒸汽混合，以镍或白金催化剂催化使其反应。这样可将天然气转化为氢气，将产生的氢气送到燃料电池组和氧气 （大气） 电极相连，通过其中的电解质磷酸而发电，其转换热效率可达40%左右。第二代的熔融碳酸盐型燃料电池在接近650℃高温下工作，不需要白金等贵重金属作催化剂，可以利用二氧化碳做燃料，还可利用排热，发电效率高，依靠高温排热与煤炭气化相结合，可形成高效联合发电系统，但迄今尚处开发的初期。日本中央电力研究所已研制出以煤气做燃料的1KW熔融碳酸盐燃料电池。第三代的固体电解质型在100℃以上的高温下工作，预期可达到很高的发电效率，但有待解决的技术课题还很多，距实际应用还有相当一段距离。
燃料电池的特点：
(1) 效率高。由于燃料电池是以化学能直接转换为电能的直接发电方式，因此它不受朗肯蒸汽循环那样循环热力设备的制约，也没有大型旋转机械的损失。燃料电池带部分负荷时的热效率也很高。对负荷响应快，只需较短时间即可启动，几秒钟即可从最低功率达到额定功率。
(2) 厂址占地面积小，建设工期短。由于没有常规火电厂那样的复杂锅炉、汽轮发电机等庞大的成套设备，用水量也很少，所以占地面积和工程大大减少，加上电池组件化，设计、制造、组装都非常简便，建设周期短，扩建容易，可完全根据实际需要分期筹建。其次由于建在用户附近，可省去很大一部分送变电设备。
(3) 环保问题少。向大气排放的有害的质如NOx、SOx和粉尘化比传统大电厂要少得多，符合现行环保法限定标准。没有大型旋转机械，噪声很小。由于采用干式冷却塔，不存在温排水问题。
(4) 运行质量高。由于电厂接近负荷，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备的电流遮断容量。
目前开发的燃料电池的水平还不完全理想，尚有待进一步提高效率，延长电池的使用寿命，降低设备造价，特别是减少白金催化剂的用量，增加单位面积的输出功率。

燃料电池

fuel cell

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燃料电池

fuel cell