在1969年随同美國阿波羅飛船登上了月球的電源裝置，是以其獨特性能而引起世人矚目的“燃料電池”。随後，到70年代初這種電源才逐步轉為民用，并得到了突飛猛進的發展。現在，燃料電池發電技術在美、日等國已進入到商業化階段，并已制成1萬千瓦級的大容量電池，同時還出現了燃料電池——燃氣輪機——汽輪發電機聯合運轉的發電廠。

所謂“燃料電池”，從原理上講，和傳統的化學電池基本相同，也是通過電化學反應把物質的化學能轉變為電能。所不同的是：傳統電池的内部物質事先充填好，化學反應結束後，不能再供電；而燃料電池進行化學反應所用的物質是由外部不斷充填的，因此，它能夠源源不斷地發電。這是燃料電池最顯著的特征。

燃料電池的工作原理是，作為反應物的原燃料，天然氣、石油、甲醇等，經過“燃料改質裝置”分離出氫後，進入電池本體，另一端的空氣中氧也進入電池本體，分别供給電池的電極，通過電解質使氫氧發生電化學反應，産生電位差，而形成低壓直流電輸出。

由于燃料電池是将物質的化學能直接轉變為電能，因此其效率較高，按理論計算可以達到90％。但實際上燃料電池在進行化學反應中還有“費功”損耗，因此，最高隻能達到60％～70％。

燃料電池主要由燃料、氧化劑、電極、電解液等組成。它所使用的燃料十分廣泛，例如，天然氣、石油、甲醇、液氨、肼、烴、氫等。這種電池可以根據需要設計不同的容量，主要取決于“單片電池”的數量。單片電池由正極（接空氣極闆）、負極（接燃料極闆）和電解質容器以及上下絕緣隔闆4部分組成。根據需要，把單片電池串聯起來，就可得到所需電壓和功率數。

這種電池的化學反應過程簡單地說就是：在負極（氫極）一側，依靠催化劑（白金電極）使氫（H2）離子化，成為易于反應的（H ）狀态，這些分離出的氫離子通過電解液：例如苛性鉀（KOH）等輸送到正極（氧極即空氣極），而被分離開的電子則經過外部電路也移到正極上，電子移動的過程就是産生電流過程，而在正極上氧分子和氫離子化合，産生水——這樣一個過程就完成了産生電能的過程。

負極和正極分别由外部連續不斷地供應氫（燃料）和氧（空氣），這種反應連續不斷地進行，在外部電路中電子也不斷地流動，這就是我們所需要的電流。

說起來，燃料電池的基本原理和化學反應機理雖不難懂，但真正作為系統工作，其工藝設計自然也是非常複雜的。

燃料電池所用的電解質對燃料電池的發電性能，特别是效率影響很大。

作為将化學能直接轉換成電能的新型發電技術的應用，燃料電池具有許多獨特優點。

一是熱損耗小，發電效率高，一般可達到40％～50％，最高可望達到60％～70％，而且不受負荷變動的影響。目前，國際上火電廠的效率不超過40％，在我國的燃煤電廠效率才27％～28％。

二是低污染，燃料電池在發電過程中，既不需要鍋爐、燃燒器等燃燒設備，也不需要汽輪機等高速旋轉設備，因此，既不排放溫室效應物質和有毒物質，也沒有噪音幹擾。

三是原燃料适應性強，燃料電池所用燃料可以多種多樣，它都能“消化”，煤、油、氣等都可以。

四是用途廣，可用于宇宙航天、航空和地面動力供電，适于布置在城鄉、海島、居民區和企業内部熱電負荷區。

文章來源：國際能源研究中心

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!