带你了解燃料电池的类型

带你了解燃料电池的类型 – 大面积燃料电池镀膜设备 – 驰飞超声波

目前已经开发了各种类型的燃料电池。 它们通常根据所使用的电解质进行分类，因为电解质决定了系统的工作温度，并部分决定了可以使用的燃料类型。

碱性燃料电池
根据定义，这些设备以氢氧化钠或氢氧化钾水溶液作为电解质。 燃料几乎就是氢气、氧气作为氧化剂。 如果副产物氧化物能够被有效去除，并且金属以带状或粉末形式连续供给，则锌或铝可以用作阳极。 燃料电池的运行温度通常低于 100 °C 。 作为反应产物的水必须从系统中去除，通常是通过电极或在单独的蒸发器中从电解质中蒸发。 操作支持系统存在一个重大的设计问题。 强而热的碱性电解液会腐蚀大多数塑料，并容易渗透结构接缝和接头。

磷酸燃料电池
此类电池具有正磷酸电解质，允许在高达约 200 °C的温度下运行。 他们可以使用被二氧化碳污染的氢燃料和空气或氧气的氧化剂。 电极由催化碳组成，成对背靠背排列，形成串联发电电路。 这种电池组件的框架结构由石墨制成，这显著增加了成本。 较高的温度和侵蚀性的热磷酸盐会产生结构设计问题，特别是接头、支撑泵和传感器。 磷酸燃料电池已被提出并在有限规模上进行测试。

熔融碳酸盐燃料电池
这种类型的燃料电池的运行方式与目前讨论的燃料电池有很大不同。 该燃料由水和化石燃料产生的氢气和一氧化碳的混合物组成。 电解质是熔融碳酸钾锂，需要约 650 °C 的工作温度。 预热到工作温度可能需要几个小时，因此这些电池不适合车辆。 在大多数情况下，电极是金属基的，密封系统由金属和特殊工程塑料制成。 这种材料组合预计相对便宜，可能仅为碱性燃料电池的三倍，低于磷酸燃料电池。 电池首先将氢气和一氧化碳与碳酸盐电解质结合，然后与氧化性氧气结合，产生水蒸气和二氧化碳的反应产物。

熔融碳酸盐燃料电池预计可用于大型发电站。 在已经使用化石燃料的情况下，可以实现 45% 的效率。 在高温下运行会给系统部件和接头带来设计问题，特别是在电池必须经常加热和冷却的情况下。 有毒燃料和高温共同使得电厂安全成为工程设计、测试以及商业运营中特别关注的点。

固体氧化物燃料电池
在某些方面，固体氧化物燃料电池类似于熔融碳酸盐装置。 然而，大多数电池材料都是含有一些镍的特殊陶瓷。 电解质是离子传导氧化物，例如用氧化钇处理的氧化锆。 这些实验电池的燃料预计将是氢气与一氧化碳的结合，这和熔融碳酸盐电池一样。 虽然内部反应的路径不同，但产物将是水蒸气和二氧化碳。 由于工作温度较高（900 至 1,000 °C），电极反应非常容易进行。 与熔融碳酸盐燃料电池的情况一样，为在如此高的温度范围内运行的电池创建一个长寿命的密封系统存在许多工程挑战。

固体氧化物燃料电池将设计用于中央发电站，在那里可以有效地控制温度变化并且可以使用化石燃料。 在大多数情况下，该系统与所谓的底蒸汽（涡轮机）循环相关，即燃料电池的热气体产品（1,000°C）可用于产生蒸汽来运行涡轮机并提取更多电力。

固体聚合物电解质燃料电池
这种类型的电池是围绕离子传导的膜例如Nafion（全氟磺酸膜的商标）。 电极是催化碳，并且多种结构排列是可行的。 固体聚合物电解质电池功能良好，但与上述类型相比，整个系统的成本估算较高。不过工程或电极设计的改进可以改变这个缺点。

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