燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

　　燃料電池作為第四種發(fā)電方式的裝置，與其他幾種發(fā)電方式比較起來(lái)有以下幾個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）燃料電池是通過(guò)燃料與氧化劑的化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，沒有中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，因而這種發(fā)電方式能量轉(zhuǎn)化效率可高達(dá)50％。還可回收發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的余熱。若把產(chǎn)生的余熱再用于發(fā)電或供暖、供水等，綜合考慮效率能達(dá)到80％。

　?。?）燃料電池發(fā)電過(guò)程，機(jī)械部件很少，噪聲低；化學(xué)反應(yīng)的排出物主要是水蒸氣等潔凈的氣體，不會(huì)污染環(huán)境。在環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，燃料電池的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤其可貴。

　?。?）燃料電池中所使用的燃料，既可是天然氣、煤氣和液化燃料，也可以是甲醇、沼氣乃至木柴?？筛鶕?jù)不同地區(qū)的具體情況，選用不同的燃料用于燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)，這可廣開燃料來(lái)源途徑，緩解能源緊張。

　?。?）燃料電池從中斷運(yùn)轉(zhuǎn)到再啟動(dòng)，輸電能力回升速度快，并可在短時(shí)間內(nèi)增加和減少電力輸出。因此將這種發(fā)電系統(tǒng)與其他輸電網(wǎng)連接使用最為有利，可隨時(shí)補(bǔ)充電網(wǎng)在用電高峰時(shí)所需的部分電能。

　?。?）燃料電池本身為一個(gè)“組合體”，所用部件可事先在工廠生產(chǎn)，然后組裝；它的體積小，拆裝都很方便，這可節(jié)省建電站的時(shí)間。

　　燃料電池的工作原理

　　人們常用的普通電池有堿性干電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池等。燃料電池和普通電池相比，既有相似，又有很大的差異。它們有著相似的發(fā)電原理，在結(jié)構(gòu)上都具有電解質(zhì)，電極和正負(fù)極連接端子。二者的不同之處在于，燃料電池不是一個(gè)儲(chǔ)存電能的裝置，實(shí)際上是一種發(fā)電裝置，它所需的化學(xué)燃料也不儲(chǔ)存于電池內(nèi)部，而是從外部供應(yīng)。在燃料電池中，反應(yīng)物燃料及氧化劑可以源源不斷地供給電極，只要使電極在電解質(zhì)中處于分隔狀態(tài)，那么反應(yīng)產(chǎn)物可同時(shí)連續(xù)不斷地從電池排出，同時(shí)相應(yīng)連續(xù)不斷地輸出電能和熱能，這便利了燃料的補(bǔ)充，從而電池可以長(zhǎng)時(shí)間甚至不間斷地工作。人們之所以稱它為燃料電池，只是由于在結(jié)構(gòu)形式上與電池有某種類似：外特性像電池，隨負(fù)荷的增加，它的輸出電壓下降。

　　燃料電池實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)器，它把燃料同氧化劑反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。它沒有傳統(tǒng)發(fā)電裝置上的原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置，也沒有直接的燃燒過(guò)程。燃料和氧化劑從外部不斷輸入，它就能不斷地輸出電能。它的反應(yīng)物通常是氫和氧等燃料，它的副產(chǎn)品一般是無(wú)害的水和二氧化碳。燃料電池的工作不只靠電池本身，還需要燃料和氧化劑供應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物排放等子系統(tǒng)與電池堆一起構(gòu)成完整的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池可以使用多種燃料，包括氫氣、碳、一氧化碳以及比較輕的碳?xì)浠衔?，氧化劑通常使用純氧或空氣。它的基本原理相?dāng)于電解反應(yīng)的逆向反應(yīng)，即水的合成反應(yīng)。燃料及氧化劑在電池的陰極和陽(yáng)極上借助催化劑的作用，電離成離子，由于離子能夠通過(guò)二電極中間的電解質(zhì)在電極間遷移，在陰電極、陽(yáng)電極間形成電壓。當(dāng)電極同外部負(fù)載構(gòu)成回路時(shí)，就可向外供電（發(fā)電）。

燃料電池發(fā)展歷程

　　1、139年，英國(guó)科學(xué)家Grove 首先介紹了燃料電池的原理性實(shí)。
　2、1889年，L.Mond 和C.Langer 以鉑黑為電催化劑，以鉆孔的鉑為電流收集器組裝出燃料電池，當(dāng)工作電流密度為3.5 mA /cm-2時(shí)電池的輸出電壓為0.73V.O這個(gè)研究已經(jīng)很接近現(xiàn)代的燃料電池了。
3、20 世紀(jì)60 年代，燃料電池首次應(yīng)用在美國(guó)航空航天管理局（NASA）的阿波羅登月飛船上作為輔助電源，為人類登月球做出了積極貢獻(xiàn)。

　4、1959培根制造出能夠工作的燃料電池，也就是一部燃料電池的5kW 的焊接機(jī)。同年，\Allis-Chalmers 公司也推出了第部以燃料電池為動(dòng)力的農(nóng)用拖拉機(jī)。

　　5、1973研究重點(diǎn)從航天轉(zhuǎn)向地面發(fā)電裝置，磷酸燃料電池（ PAFC ）、熔融碳酸鹽電池（ MCFC） 以及直接采用天然氣、煤氣和碳?xì)浠衔镒魅剂系墓腆w氧化物燃料電池（SOFC） 作為電站或分散式電站相繼問世。

　　1973 年發(fā)生石油危機(jī)后，世界各國(guó)普遍認(rèn)識(shí)到能源的重要性人們研究了以凈化重整氣為燃料的磷酸型燃料電池（PAFC，稱為第一代燃料電池）以凈化煤氣、天然氣為燃料的熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC，稱為第二代燃料電池）還有固體氧化物電解質(zhì)燃料電池（SOFC，稱為第三代燃料電池）。

　1993 年，加拿大Ballard 電力公司展示了一輛零排放、最高時(shí)速為72km/ h、以質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC） 為動(dòng)力的公交車［2］，引發(fā)了全球性燃料電池電動(dòng)車的研究開發(fā)熱潮。

　　6、目前在PEMFC 向商業(yè)化邁進(jìn)的過(guò)程中，氫源問題異常突出，氫供應(yīng)設(shè)施建設(shè)投資巨大，氫的貯存與運(yùn)輸技術(shù)以及氫的制備技術(shù)等還遠(yuǎn)落后于PEMFC 自身的發(fā)展，20 世紀(jì)末，以醇類直接為燃料的燃料電池成為了研究與開發(fā)的熱點(diǎn)，受到了世界各國(guó)的廣泛重視，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。