波浪式SOFC结构220KWSOFC/GT系统的设备图加拿大FCT公司Alpha5KWSOFC系统结构图质子交换膜燃料电池发
电系统质子交换膜燃料电池的电解质是固体有机化合物，也称为聚合物电解质燃料电池。固体聚合物燃料电池，通常工作
温度为80℃。PEMFC燃料电池的发电原理安装在柏林的250KWPEMFC电站PEMFC燃料电池内部结构PEM
FC燃料电池示意图PEMFC燃料电池机组结构PEMFC燃料电池的结构PEMFC燃料电池核心PEMFC燃料电池的性
能可移动燃料电池的控制系统清华大学核能与新能源技术研究院的5kW质子交换膜燃料电池堆PEMFC燃料电池试输电厂PEMFC
燃料电池的统计图燃料电池发电技术的应用前景燃料电池发电厂谢谢观赏一质量为4.0×103kg，发动机额定功率为60k
W的汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，它在水平面上运动时所受的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2
请问：该汽车是由什么能源驱动的？燃料电池发电系统输电101朱建南2010236133燃料电池发电技术
磷酸型燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池质子交换膜燃料电池燃料电池发电技术应用前景主要内容燃
料电池发电技术燃料电池发电是在一定条件下使燃料(主要是H2)和氧化剂(空气中的02)发电化学反应，将化学
能直接转换为电能和热能的过程。与常规电池的不同：只要有燃料和氧化剂供给，就会有持续不断的电力输出。与常规的火力发电不同，它不受卡诺
循环的限制，能量转换效率高。燃料电池的分类第一代碱性燃料电池AFC第二代磷酸型燃料电池PAFC第三代熔
融碳酸盐燃料电池MCFC第四代固体氧化物燃料电池SOFC第五代质子交换膜燃料电池PEMFC各种燃料电池的
技术性能参数燃料电池发电技术的优点与常规发电相比，燃料电池的优点：理论发电效率高，发展潜力大小型高效，提高供电可靠性污
染物和温室气体排放量少低噪音电池排气中的热量可用多种方法回收电力质量高变负荷率高可用多种燃料模块化设计占地面积小自
动化程度高1MW燃料电池发电系统燃料电池系统结构示意图燃料电池的应用范畴燃料电池具有高效、洁
净、功率密度高及模块化结构等突出的特点，这就决定了它在固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空间飞行器电源及交通工具用电源方面将有
广阔的应用前景。现场热电联供分布式电源基本负荷的发电站（中心发电站）运输设备上的应用航天航空方面的
应用军事方面的应用便携式电源磷酸型燃料电池发电系统发电原理PAFC成套设备不使用机械部件
，PAFC就可以引起氢氧的化学反应，产生电能。输入城市天然气的PAFC，能够从城市天然气中生成H2。
PAFC成套系统由燃料电池组、从城市天然气或液化石油气中转换出H2的转换器、将燃料电池产生的直流电转换成交流电的逆变器、控制设备和
包括成套系统在内的控制装置、冷却燃料电池组的冷却设备、回收反应过程中产生水和蒸汽的系统，以及当启动或停止成套系统以及废热处理设备时
负责排出和净化可燃气体的供气设备组成。PAFC的应用利用下水道污泥产生沼气的系统利用氢提纯废气的PAFC利用纯氢和氢气副产
品的PAFC发生自然灾害时PAFC的使用一旦发生了自然灾害，比如地震，就会导致电力和城市供气系统中断
运行。图中显示的PAFC系统，可以解决以上问题。这一系统使用了液化石油气罐，一旦城市天然气供气系统被切
断，天然气管道将自动切换到液化石油气供气系统，此时依然可以照常供电。由于液化石油气的热值是城市天然气热值
的两倍，所以在使用液化石油气时，转换条件会有所不同。但是，液化石油气可以利用PAFC转换器输入H2，从而不间断地进行发电。此外，输
入液化石油气的PAFC可以提供热能。一个50kg的液化石油气罐提供的燃料，可以支持系统连续3h进行发电。熔融碳酸盐燃料电池发
电系统电池原理MCFC基本原理和其它燃料电池类似。工作温度在600~700℃之间，以熔融碱金属碳酸盐
作电解质，氧化镍为正极，镍为负极。燃料为氢和一氧化碳，氧化剂为空气(氧)，其中含一定量的反应产物二氧化碳以产生导电的碳酸根离子。
因工作温度高，故电催化剂不必用贵金属。MCFC最大不同之处在于电解质中传递的是碳酸根离子。在阳极室生成二氧化碳，而在阴极室消耗二氧
化碳，因此在MCFC中，需要二氧化碳的循环系统。MCFC在运行上，分为常压和加压两种，加压MCFC的工作压力为0.3~1MPa。
燃料电池应用现状美国MCFC开发主要由FCE公司进行，FCE公司从20世纪70年代开始研究MCFC，现
已实现商业化，从2001年开始进人分布式发电电源市场。其产品为250kW~3MW内部重整型电站。电站模块目前销售价格为3500~4
000美元/kW。图所示为安装在日本东京取手站附近麒麟(KIRIN)啤酒厂的200kWMCFC电站，主要用于工厂废水处理。
安装在日本的200kWMCFC自20世纪90年代以来，我国多家研究机构开展了MCFC研究工作，上海交通大
学和中国科学院大连化学物理研究所都于2001年成功进行了1kW熔融碳酸盐燃料电池组的发电试验。目前，上海交通大学与上海汽轮机有限
公司合作，已完成50kWMCFC发电外围系统的建设，10kW的MCFC电池组已经制作完成。固体氧化物燃料电池发电系统
SOFC是通过一种离子传导陶瓷将燃料和氧化剂气体中的化学能直接转化为电能的发电装置。SOFC用固体氧化物做电解
质，目前常用稀土氧化钇稳定氧化锆做电解质，这种材料在高温下(900~1000℃)有传递氧离子的能力。在SOFC中，固体电解质起传递O和分隔燃料与空气的双重作用。SOFC工作时，O经电解质由阴极流向阳极，电子经外电路由阳极流向阴极。SOFC的基本组成：燃料处理系统SOFC本体系统直交流电转换系统余热回收系统西屋公司100KW常压SOFC系统构成 |
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