【正文】 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 名 稱(chēng) 磷酸鹽型 PAFC 熔融碳酸鹽型MCFC 固體氧化物型 SOFC 質(zhì)子交換膜型PEMFC 堿性電解質(zhì)型 AFC 電 解 質(zhì) 磷 酸 熔融碳酸鹽 固體氧化物 離子交換膜 KOH溶液 工作溫度（ ℃ ） ～ 200 600～700 ～ 1000 80～ 100 ～ 100 表 7－ 3 各種燃料電池的特點(diǎn)及應(yīng)用 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 電解質(zhì)的腐蝕 性 強(qiáng) 強(qiáng) 弱 無(wú) 強(qiáng) 已達(dá)到的規(guī)模和水平 100～200KW，已達(dá)商品化 2～10MW，已達(dá)到商品化 可達(dá) KW級(jí)，正在研制中 30～100KW，接近商品化 ～ 10KW目前很少研究 應(yīng)用前景 小型電站 中小型電站 小型電站 電動(dòng)車(chē)等 總目錄 返回。 5）堿性燃料電池（ AFC）。 PEMFC通常被認(rèn)為是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域最有希望的燃料電池技術(shù)。 SOFC電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 50％～ 55％，不需要燃料處理裝置，并且對(duì)燃料的適應(yīng)性比 MCFC更好。 MCFC燃料處理費(fèi)用比 PAFC更低、污染排放更少，且具有 50％～ 57％的電能轉(zhuǎn)換效率，因此，該種燃料電池成為目前研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 2）熔融碳酸鹽型（ MCFC）。 PAFC是目前市場(chǎng)上最富活力的一種燃料電池，在美國(guó)和日本已進(jìn)入實(shí)用階段。 按所用電解質(zhì)的不同燃料電池分成五種類(lèi)型，其特點(diǎn)見(jiàn)表 7－ 3及以下所述。那么，每摩爾氧（或每?jī)赡枤洌┧敵龅碾娔苁牵? We＝ 4NAeE 由熱力學(xué)第一、第二定律，每摩爾氧（或每?jī)赡枤洌┧l(fā)出的電能 We為： We≤－△ G 由上式可以看出，實(shí)際過(guò)程，所得到的電能要小于工作過(guò)程中的自由焓的降低。其間，氫離子通過(guò)電解液擴(kuò)散到電解液－陰極分界面，并依照下述表達(dá)式，它們?cè)诜謱用嫣幣c回來(lái)的電子和氧氣結(jié)合形成液態(tài)水。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 圖 7－ 35為氫－氧燃料電池的工作原理圖。 燃料電池所用的燃料來(lái)自氫及含氫量高又易分解的物質(zhì)如天然氣、煤化氣、石油、甲醇、乙醇、甲烷等。而更有市場(chǎng)前景的還是直接以氫為原料的燃料電池。 納米碳管儲(chǔ)氫已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。當(dāng)需要用氫時(shí)，通過(guò)加熱，氫化物就可以放出氫氣。 2）液態(tài)儲(chǔ)存 將氫氣冷卻到 20K，氫氣將被液化，儲(chǔ)存在絕熱的低溫容器中。 1）高壓儲(chǔ)存 將氫氣壓縮成高壓（ 15～ 20MPa），裝入鋼瓶中儲(chǔ)存和運(yùn)輸。合成氣中的碳?xì)浠衔镌倥c水蒸氣發(fā)生催化重整反應(yīng)，生成 H2和 CO2。整個(gè)過(guò)程僅僅消耗水和一定的熱量，熱化學(xué)反應(yīng)的溫度約為 1073～ 1273K。如，氧化物體系： 其中 Me為金屬 Mn、 Fe、 Co等。 222 21 OHQOH ???? 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 （ 3）熱化學(xué)制氫 從水中制氫也可以通過(guò)高溫化學(xué)反應(yīng)的方法進(jìn)行。 OHCH 24 2? 224 COH ?OHC 22? 22 2 HCO ?OHOHCH 23 ? 232 HCO ? 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 （ 2）電解水制氫 水電解過(guò)程就是使直流電通過(guò)導(dǎo)電水溶液 (通常加H2SO4或 KOH)使水分解成 H2和 O2,電解的反應(yīng)式為 為了提高制氫效率，水的電解通常在 － 的壓力下進(jìn)行。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 2．氫的制備 為了實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模應(yīng)用，最關(guān)鍵的是要找到一種廉價(jià)低能耗的制氫方法。 （ 3）氫氣在空氣中燃燒時(shí)，不產(chǎn)生其他對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，是一種清潔燃料。 氫能 1．概況 氫能是由氫氣燃燒或發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)時(shí)所釋放出的一種能量，主要以熱能或化學(xué)能形式出現(xiàn)。氫能可以輸送、儲(chǔ)存、大規(guī)模生產(chǎn)和可再生利用。我國(guó)已經(jīng)有樣機(jī)進(jìn)入中間試驗(yàn)階段。對(duì)小島漁村和邊防哨所很有實(shí)用意義。用得最廣泛的浮標(biāo)式波浪發(fā)電，已廣泛用于航標(biāo)和燈塔的照明。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 海洋波浪屬于低品位能源，在自然狀態(tài)下，由于大部分波浪運(yùn)動(dòng)沒(méi)有周期性，故很難經(jīng)濟(jì)地開(kāi)發(fā)利用。通常一個(gè)典型的海洋中部在 8s的周期內(nèi)會(huì)涌起。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 閃蒸器溫海水溫海水泵冷海水冷海水泵淡水冷凝器發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)圖 7－ 33 開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng) 溫海水泵冷海水溫海水冷凝器蒸發(fā)器工質(zhì)泵冷海水泵汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)圖 7－ 34閉式循環(huán)系統(tǒng) 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 3．波浪能發(fā)電 波浪能是以動(dòng)能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。 海洋溫差發(fā)電效率僅為 3%左右；換熱面積大，建設(shè)費(fèi)用高；海水腐蝕等不利因素都制約著海洋溫差發(fā)電的發(fā)展。通常采用低沸點(diǎn)工質(zhì)（如丙烷、異丁烷、氟里昂、氨等）作為工作物質(zhì)。這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，還可兼制淡水；但設(shè)備和管道體積龐大，真空泵及抽水水泵耗功較多，影響發(fā)電效率。 海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)一般可分為開(kāi)式循環(huán)、閉式循環(huán)。如波斯灣和紅海海面水溫可達(dá) 35℃ ，而在海洋深處 500～1000m處卻只有 3～ 6℃ 。 使用何種發(fā)電方式最佳，則需根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況而定。 620 . 5 5 1 0E A F?? ( K W h / a )F2N y = 2 0 0 A ( K W ) 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 （ 3）雙庫(kù)單向電站 圖 7－ 32所示，它有兩個(gè)水庫(kù)，一個(gè)總是保持著較高的水位，稱(chēng)為高庫(kù)；一個(gè)總是維持著較低的水位，稱(chēng)為低庫(kù)。但其水工結(jié)構(gòu)比單庫(kù)單向復(fù)雜，投資也相應(yīng)大一些。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 水 閘 水庫(kù) 廠房及 發(fā)電機(jī)組 海域 (a) 漲潮時(shí)發(fā)電 水庫(kù) 水閘 海域 (b) 落潮時(shí)發(fā)電 廠房及 發(fā)電機(jī)組 圖 7－ 31 單庫(kù)雙向電站示意圖 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 這種電站在海潮的一次漲落過(guò)程中可以發(fā)電兩次。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 漲潮 落潮 機(jī)房 水庫(kù) 海 域 圖 7－ 30 單庫(kù)單向潮汐電站平面示意圖 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 (2) 單庫(kù)雙向電站 這種電站雖然也只有一個(gè)水庫(kù)，但漲、落潮時(shí)都可以發(fā)電，如圖 7－ 31所示。主要有以下三種： （ 1）單庫(kù)單向電站 這是最早出現(xiàn)的一種類(lèi)型，如圖 7－ 30所示。建設(shè)潮汐電站不需大量構(gòu)筑水庫(kù)，運(yùn)行費(fèi)用低。如浙江溫嶺縣江廈潮汐電站，其裝機(jī)總?cè)萘繛?3000千瓦。一般所說(shuō)的潮汐能利用多指后者。所謂潮汐能就是指海水在漲落潮運(yùn)動(dòng)中包含著的大量的動(dòng)能和勢(shì)能的總和。一般情況下，每晝夜有兩次漲落，一次在白天，一次在晚上，人們把白天的海水漲落稱(chēng)“潮”，晚上的海水漲落稱(chēng)“汐”，合起來(lái)稱(chēng)為“潮汐”。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 1．潮汐能利用 海水潮汐是一種自然現(xiàn)象。海洋能包括：潮汐能、波浪能、海洋溫差能和海流能等。 6）利用高山湖泊發(fā)電。 4）利用河流的彎道修建電站。 2）利用灌溉渠道上下游水位的落差修建電站。 混合式水電站和引水式水電站之間沒(méi)有明顯的界限。當(dāng)上游河段地形平緩，下游河岸坡降較陡時(shí)，宜在上游筑壩，形成水庫(kù)，調(diào)節(jié)水量，在下游修建引水渠道，以集中較大落差。水頭可達(dá)到很高的數(shù)值，但發(fā)電引用的流量都比較小。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 圖 7－ 26 河床式水電站 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 圖 7－ 27 壩后式水電站 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 （２）引水式水電站 在山區(qū)河道上修建水電站時(shí)，在河道上建引水低壩或閘，采用引水渠道來(lái)集中落差，形成水頭，稱(chēng)為引水式水電站，如圖 7－ 28所示。其適用的水頭范圍約在 810米以下，但其引用的流量一般較大。如圖 7－ 2 7－ 27所示。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 2．小型水電站類(lèi)型 小型水電站按落差集中的方式，分成三種類(lèi)型，各適合于不同的河道地形、地質(zhì)、水文等自然條件。目前，全國(guó)已建成的小水電站有 5萬(wàn)多座，總裝機(jī)容量超過(guò) 2300萬(wàn)kW，有 1/3以上的縣主要依靠小水電站供電。 通常將裝機(jī)容量小于 。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 水電站的功率理論值為每秒鐘通過(guò)水輪機(jī)水的重量與水輪的工作水頭的乘積。而小水電站作為同樣一種經(jīng)濟(jì)而可再生的能源，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響則要小得多，因而日益受到人們的重視。美國(guó)和加拿大的水電占世界水電總量的 13%左右，我國(guó)占 5%。 在全世界電力生產(chǎn)中，約 20%來(lái)自于水電。 （ 4）人口多，耕地少，建水庫(kù)往往受到淹沒(méi)損失的限制。但自然條件差，工程往往十分艱巨。分布不均的情況與其他能源配合開(kāi)發(fā)卻極為有利。 我國(guó)海洋能理論蘊(yùn)藏量為 kW，其中可開(kāi)發(fā)的約 達(dá) 107kW，相當(dāng)于年發(fā)電量 870 108kW。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 水能 河川水流、海浪、潮汐等蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)能和勢(shì)能， 稱(chēng)之為水能，它是清潔、廉價(jià)能源。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 目前在中國(guó)，地下水熱泵系統(tǒng)工程雖然仍在數(shù)量上占優(yōu)，而土壤源熱泵系統(tǒng)尤其在部分地區(qū)呈現(xiàn)著快速發(fā)展的勢(shì)頭。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 圖 7－ 25 地源熱泵工作系統(tǒng) 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 3．地源熱泵應(yīng)用方式 地源熱泵應(yīng)用方式主要有兩種：土壤 — 空氣型地源熱泵技術(shù)和水 水型地源熱泵技術(shù) （ 1）符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求； （ 2）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一機(jī)多用，節(jié)約設(shè)備用房，應(yīng)用范圍廣。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 2．地源熱泵工作系統(tǒng) 如圖 7－ 25所示，地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要可分三部分：室外地下?lián)Q熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。 （ 3） 地表水熱泵（ SWHP）系統(tǒng) 地表水熱泵系統(tǒng)主要有開(kāi)路和閉路系統(tǒng)。 （ 2）地下水熱泵（ GWHP）系統(tǒng) 最常用的形式是采用水 — 水式板式換熱器，一側(cè)走地下水，一側(cè)走熱泵機(jī)組冷卻水。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 地源熱泵技術(shù) 地源熱泵是一種利用地表以下百米范圍淺層地?zé)豳Y源（包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。 如圖 7－ 24所示，典型的地?zé)崮苤苯永孟到y(tǒng)可由三部分組成：生產(chǎn)井及地?zé)崴墓?yīng)系統(tǒng)；熱交換及輸送給熱用戶(hù)的系統(tǒng)；回灌井或貯水池的廢水排放系統(tǒng)。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 插圖 7— 14 西藏羊八井地?zé)犭娬? 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 地?zé)崮艿闹苯永? 儲(chǔ)量大、分布廣的熱水型地?zé)豳Y源，特別是中低溫（小于 150℃ ）的地?zé)崃黧w的直接利用仍然是地?zé)崮芾玫囊粋€(gè)主要方面。難點(diǎn)是研制高效率的全流膨脹機(jī)。 此外，還有一種 “全流系統(tǒng)的地?zé)岚l(fā)電”方式。 2．雙循環(huán)系統(tǒng) 也稱(chēng)為低沸點(diǎn)工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電，如圖 7－ 23（ b）所示。 總目錄 返回本章 下一頁(yè) 上一頁(yè) 結(jié)束 圖 7－ 23 地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng) （ a）閃蒸系統(tǒng) （ b）雙循環(huán)系統(tǒng) 1－汽水分離器； 2－汽輪機(jī)； 3－發(fā)電機(jī)； 4－冷凝器； 5－閃蒸器； 6－回灌井； 7－生產(chǎn)井； 8－換熱器； 9－泵。以高溫濕蒸汽為熱源的