燃料電池及其前景(編輯修改稿)
2025-08-31 17:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 SOFC與第一代（磷酸型燃料電池，簡稱PAFC）、第二代燃料電池（熔鹽碳酸鹽燃料電池，簡稱MCFC））相比它有如下優(yōu)點：（1）較高的電流密度和功率密度；（2）陽、陰極極化可忽略，彼化損失集中在電解質(zhì)內(nèi)阻降；（3）可直接使用氫氣、烴類（甲烷）、甲醇等作燃料，而不必使用貴金屬作催化劑；（4）避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問題；（5）能提供高質(zhì)余熱，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率高，能量利用率高達80％左右，是一種清潔高效的能源系統(tǒng)；（6）廣泛采用陶瓷材料作電解質(zhì)、陰極和陽極，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)；（7）陶瓷電解質(zhì)要求中、高溫運行（600～1000℃），加快了電池的反應(yīng)進行，還可以實現(xiàn)多種碳氫燃料氣體的內(nèi)部還原，簡化了設(shè)備。 固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種新型發(fā)電裝置，其高效率、無污染、全固態(tài)結(jié)構(gòu)和對多種燃料氣體的廣泛適應(yīng)性等，是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。 二、SOFC組成及工作原理 單體燃料電池主要組成部分由電解質(zhì)（electrolyte）、陽極或燃料極（anode，fuel electrode）、陰極或空氣極（cathode，air electrode）和連接體（interconnect）或雙極板（bipolar separator）組成。 SOFC的工作原理與其他燃料電池相同： 早期開發(fā)出來的SOFC的工作溫度較高，一般在800～1000℃。目前科學家已經(jīng)研發(fā)成功中溫固體氧化物燃料電池，其工作溫度一般在800℃左右。一些國家的科學家也正在努力開發(fā)低溫SOFC，其工作溫度更可以降低至650～700℃。工作溫度的進一步降低，使得SOFC的實際應(yīng)用成為可能。 在SOFC的陽極一側(cè)持續(xù)通入燃料氣，例如：氫氣（H2）、甲烷（CH4）、城市煤氣等，具有催化作用的陽極表面吸附燃料氣體，并通過陽極的多孔結(jié)構(gòu)擴散到陽極與電解質(zhì)的界面。在陰極一側(cè)持續(xù)通人氧氣或空氣，具有多孔結(jié)構(gòu)的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得O2得到電子變?yōu)镺2，在化學勢的作用下，O2進入起電解質(zhì)作用的固體氧離子導(dǎo)體，由于濃度梯度引起擴散，最終到達固體電解質(zhì)與陽極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應(yīng)，失去的電子通過外電路回到陰極。 三、固體氧化物燃料電池組 單體燃料電池只能產(chǎn)生1V左右電壓，功率有限，為了使得SOFC具有實際應(yīng)用可能，需要大大提高SOFC的功率。 可以應(yīng)用的方式：將若干個單電池以各種方式（串聯(lián)、并聯(lián)
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