燃料電池嚴(yán)格來說并非電池,算是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的媒介,一種發(fā)電裝置。因為所參與電極反應(yīng)的活性物質(zhì)不能儲存于電池內(nèi)部,而是由電池之外供應(yīng),所以只要燃料xue不斷輸入,電力就會不斷的輸出。
甲烷燃料電池
燃料電池的主要燃料通常以氫氣為主,氫氣與氧氣通過電化xue反應(yīng)發(fā)生氧化作用輸出電能、純水和熱量,如圖1
圖1:水的電解與電化學(xué)反應(yīng)
由圖可以看出由于直接將化xue能轉(zhuǎn)化為電能,不需要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換,而且沒有卡諾循環(huán)的限制,所以節(jié)省了轉(zhuǎn)換為機(jī)械能浪費的能量損失甲烷模組,因此比內(nèi)燃機(jī)多了30%以上的能量轉(zhuǎn)換效率甲烷模組,目前效率可達(dá)70%,若加上熱回收利用,更可高達(dá)85%,渴望成為最具經(jīng)濟(jì)效益的能源。
燃料電池的基本原件是兩個電極夾著一種具有滲透性的電解質(zhì),兩電極通常加入碳粉、鉑等觸媒作為催化劑加速氫、氧分子分解為電子及離子,電解質(zhì)作為離子的通道用,其傳輸效率越高則電流密度越高;而電解質(zhì)對于電子的傳輸效果差,所以電子由外接電路傳輸,如圖2
甲烷燃料電池
燃料電池的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點:
1. 低污染:使用氫氣與氧氣作為燃料,生成物只有水和熱,若使用烴類生成水,二氧化碳和熱,沒有污染物。
2. 高效率:直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能,故不受卡諾循環(huán)的限制。 3. 無噪音:電池本體在發(fā)電時,無需其他機(jī)件的配合,因此沒有噪音問題。 4. 用途廣泛:提供的電力范圍相當(dāng)廣泛甲烷模組,小至計算器大至發(fā)電廠。
5. 無需充電:電池本體中不包含燃料,只需不斷地供給燃料便可不停地發(fā)電。
缺點:
1. 燃料來源不普及:氫氣的儲存可說是困難又危險,而甲醇、乙醇、或天然氣
缺乏供應(yīng)系統(tǒng),無法方便的供應(yīng)給使用者。
2. 無標(biāo)準(zhǔn)化的燃料:現(xiàn)今市面上有以天然氣、甲烷、甲醇與氫氣等作為燃料的
電池,雖然提供消費者很多種選擇,但因為沒有單一化及標(biāo)準(zhǔn)化的燃料,要能夠營利是困難的,而且燃料種類的更換有可能使現(xiàn)有的供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行改裝,產(chǎn)生額外的費用。
3. 體積太大:目前的燃料電池體積都還過大攜帶不方便。
4. 成本過高:目前燃料電池使用可以提高發(fā)電的效率的材料,但成本也就相對的高可燃?xì)怏w檢測儀,不過經(jīng)由制造技術(shù)的改進(jìn)及量產(chǎn),成本已下降許多。
甲烷燃料電池發(fā)展前景
燃料電池是一個電池本體與燃料箱組合而成的動力機(jī)制。燃料的選擇性非常高,包括純氫氣(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然氣氧氣報警器,甚至于現(xiàn)在運用最廣泛的汽油,都可以作為燃料電池的燃料。這是目前其他所有動力來源無法做到的。而以燃料電池做為汽車的動力,已被公認(rèn)是廿一世紀(jì)必然的趨勢。
燃料電池則是以具有可燃性的燃料與氧反應(yīng)產(chǎn)生電力;通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷(CH4)、乙醇(酒精)、氫等這些可燃性物質(zhì)都要經(jīng)過燃燒加熱水使水沸騰,而使水蒸氣推動渦輪發(fā)電,以這種轉(zhuǎn)換方式大部分的能量通常都轉(zhuǎn)為無用的熱能,
轉(zhuǎn)換效率通常只有約30%相當(dāng)?shù)牡停剂想姵厥且蕴厥獯呋瘎┦谷剂吓c氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳(CO2)和水(H2O),因不需推動渦輪等發(fā)電器具,也不需將水加熱至水蒸氣再經(jīng)散熱變回水,所以能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)70%左右,足足比一般發(fā)電方法高出了約40%;優(yōu)點還不只如此,二氧化碳排放量比一般方法低許多,水又是無害的產(chǎn)生物,是一種低污染性的能源。
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