燃料电（diàn）池（chí）概述简（jiǎn）介：

燃（rán）料（liào）电池一般（bān）由燃料极（jí）(或称氢（qīng）极)、空气极（jí）(或称氧极)以及夹在这两极之间的电解质构成。工作时（shí），由外（wài）部供给电池（chí）的氢在燃料极放出（chū）电子成（chéng）为（wéi）氢离子，氢（qīng）离（lí）子通过电解（jiě）质后移（yí）向（xiàng）空气极，而电子则通过外电（diàn）路亦到达（dá）空气极。

在空气极，由外部供给电池（chí）的氧，与氢离子及电子进行反应生成水（shuǐ）。电能由外电路输出。 燃（rán）料电池与我们所熟（shú）悉的干电池虽然都是将化（huà）学能转换成电能的装置，但它（tā）们的最大不同点（diǎn）在于，封存在干电（diàn）池中参予化（huà）学反应的物质终将（jiāng）耗（hào）尽，反应停止，也就不能输出电能了；而对于燃料电池（chí），只要外界（jiè）不断地供（gòng）给（gěi）它燃料气体和氧（yǎng）化剂，化学（xué）反应就能不间断地进行，它就能不（bú）停地输（shū）出电能。

现在（zài）研制的燃料（liào）电池有四种基本类型，即磷（lín）酸型、溶融碳酸（suān）盐（yán）型（xíng）、固体电（diàn）解质（zhì）型及碱型燃料电池。它（tā）们是（shì）根据电池（chí）中所用燃料、氧化剂、电解（jiě）质的不同以（yǐ）及工作温度（dù）和（hé）构成方式的差别而（ér）划分的。磷酸型燃料电池是（shì）用氢的纯（chún）度极高的天然（rán）气或（huò）甲醇作（zuò）燃料，工作（zuò）温度为（wéi）200℃，反应过程用铂（bó）作（zuò）催化（huà）剂，发电（diàn）效（xiào）率达40%。溶（róng）融碳（tàn）酸盐型燃（rán）料电池，使用（yòng）的天（tiān）燃气燃（rán）料中既含氢也含一氧化碳，还（hái）能用含氢纯（chún）度低（dī）的煤气作燃料，工作（zuò）温度（dù）在600～700℃，化学反（fǎn）应活跃，不用（yòng）铂（bó）等昂（áng）贵的催化剂，发电（diàn）效率可达50%。

发电过程可利用（yòng）所排热能，与汽轮机结合。复合（hé）发电，这可使发电效率提高到55%左右；固体电解（jiě）质（zhì）型燃料电池中所用的电解质是陶瓷化合物，工作（zuò）温度（dù）可高（gāo）达800～1000℃，发电效率可达到50%以上；碱性燃料电池是以液氢为（wéi）燃料，以液氧为氧化剂（jì），成本极高。美国只在“阿波罗”登（dēng）月飞船和“挑战（zhàn）者（zhě）”号（hào）航天飞机上（shàng）使用（yòng）了这种（zhǒng）燃料电池。这种燃（rán）料电池不仅作为飞船和航天飞机的电源系统，而且也为宇航员提（tí）供了（le）不可（kě）缺（quē）少的生（shēng）活用水及生（shēng）命保障系统（tǒng）中所需的冷却（què）用水，这一特点是其他电源（yuán）所望尘（chén）莫及的。

燃料电池主要设（shè）备（bèi）：

1、利用煤炭的发电系统

以MCFC为例（lì）进行介（jiè）绍。煤炭需经煤气化装（zhuāng）置生成作为MCFC可用燃料（liào）的CO及H2，并在进入MCFC前除去其中含有的杂质(微（wēi）量的杂质就会构成对MCFC的恶劣影响)，这种供给MCFC精制（zhì）煤气，其压力通常高于MCFC的（de）工作压力，在（zài）进入MCFC供气前先经膨胀式涡轮（lún）机回收其（qí）动力。涡轮机出（chū）口（kǒu）气体，经与部（bù）分（fèn）来自（zì）燃料（liào）极(阳极)排出的高温气体(约（yuē）700℃)相（xiàng）混合，调（diào）整为（wéi）对电池的适（shì）宜温（wēn）度(约（yuē）600℃)。该阳极气体的再循环是，将排出的（de）燃料气体中所（suǒ）含的未反应的（de）燃（rán）料成分返（fǎn）回（huí）入口加以（yǐ）再利用，借以达到提高燃（rán）料的利（lì）用率。向空（kōng）气极侧供给O2和（hé）CO2是通过空气压缩机输（shū）出的（de）空（kōng）气和排出燃（rán）料气体相混合来完成的。但是，碳酸气是采用触媒燃烧器（qì）将未燃的H2及（jí）CO变（biàn）换成H2O和CO2后供给的。

排（pái）热回（huí）收系统(末级（jí）循（xún）环)，是（shì）由利（lì）用（yòng）空气极侧排（pái）气（qì）的膨胀式涡轮机和利用蒸汽的汽轮机发电来构（gòu）成。膨胀式涡（wō）轮机与（yǔ）压缩（suō）机（jī）的相（xiàng）组合，其剩余动力（lì）用（yòng）于发电（diàn）。蒸汽是由来自其下流的热回收和（hé）煤气（qì）化装（zhuāng）置以及阴极气体再循环回路中的蒸汽发生器（qì）之（zhī）间的（de）组合产生，形成汽（qì）水（shuǐ）循环。这种机组的发电效率，因煤（méi）气（qì）化方式和煤气精制方式等的不同（tóng）而有若干差（chà）异。利（lì）用（yòng）煤系统SOFC其构成是复杂的。但若用管道（dào）气就简单多（duō）了，主要（yào）的是采用煤炭气化系（xì）统造成（chéng）的，其效率为45~55%。

2、利用天然气的发电系统

MCFC需要供（gòng）给的（de）燃料气体是（shì）H2，它可由天然（rán）气中的CH4改（gǎi）质（zhì）生成。空气（qì）极（jí）侧需要（yào）的O2通过空（kōng）气压缩机供给。另一个反应（yīng）因素CO2，空气极侧反（fǎn）应等量地再（zài）利用发电时燃（rán）料极产生的CO2。除了有CO2外，燃料极（jí）排出气体还含有未反应的（de）可燃成份，一起输送到改质器的燃（rán）烧器侧，天然气改（gǎi）质所必（bì）需的热量就由该燃烧热供给。这种情（qíng）况下，排（pái）出的燃料气体会含有过多（duō）的H2O，将（jiāng）影响发热（rè）量（liàng），为此（cǐ）通（tōng）常是先将（jiāng）排出燃料气体（tǐ）冷却，将（jiāng）水份滤去后再输（shū）送到改质器的燃烧侧。从改质器燃烧（shāo）侧出来的（de）气体与来自压缩机（jī）的空气相混合后供（gòng）给空（kōng）气极侧。

在使用PAFC的（de）情况下，若以（yǐ）煤炭为燃（rán）料发电（diàn）时就（jiù）不（bú）容易了，采用天然气时，其（qí）构成类似（sì）于MCFC机组，基（jī）本上是（shì）由电池本（běn）体（tǐ）发电。原因（yīn）是PAFC排出气体温度较低，与其进行附加发电不如（rú）作为热电（diàn）联（lián）产（chǎn）电源。SOFC能（néng）和较高温度的排气（qì）体构成附加（jiā）发电（diàn）系（xì）统（tǒng），由于SOFC不需（xū）要CO2的再循环等，结构（gòu）简单，其发电效率（lǜ）可以（yǐ）达到50-60%。