燃料动力电池系统组成及特点

1组成

燃料动力电池PAFC的结构最为典型，重要由四部分组成，分别是呈多孔状态、涂有催化剂的阳极、阴极、隔离电极的离子导电电解质、集流体（图1）。单电池出现的电压很低（表1），所以要钯电池串联成电池堆来提高电压。燃料动力电池整装机组由电池组、重整器与热交换器（废热回收）、直流-交流转换装置、监控器一起构成。PAFC、AFC和MCFC使用液态电解质，两个电极呈气、液、固三相接触，而SOFC和PEMFC使用固态电解质仅呈两相接触，故在结构上有所不同。

2.2特点

2.2.1高能量转换效率

燃料动力电池属于一种能源转换工具，可以将燃料的化学能直接转换为电能而不用经过热能转换、机械能转换，所以不受热机原理中卡诺循环的限制，能达到40%以上的发电效率，如PAFC的发电效率为42%，MCFC的发电效率大于60%，比传统的火电厂高的多。此外，燃料动力电池在发电的同时还生产热水和低温蒸汽，电/热比大于1.0，多呈汽电共生形式，其总的能量转换效率高达90%。

2.2.2可靠性好

由于不要经过热能转换，机械能转换等复杂能量转化，所以电池内运动零件很少，不会出现内燃机转动零件和燃气涡轮损坏等导致的严重事故。套装机组可以在线监控，可以自动操作。

2.2.3利于环保

燃料动力电池与普通电厂相比，极大的降低了CO2排放，大幅度减少粉尘、SO2和NOx的排放，改善空气质量，同时水的消费和废水排放大幅度降低。此外，燃料动力电池转动机件少，消除了普通电厂的噪声源。因为不要燃烧，所以占地面积小，安全可靠，这种发电方式适合设置在城区作电源。以汽电共生方式可同时向旅馆、餐厅、办公楼、医院、百货公司供应电力和热量大约要40～1000kW的燃料动力电池；3～20kW的燃料动力电池可供住宅使用，高温燃料动力电池对热电厂的竞争力更高。可以在孤立的边远市镇、矿区及军队哨所建立这种洁净的小型汽电共生系统来供应电力、热水、暖气与空调，如新疆等地的油气田，实用价值很高。

2.2.4稳定性高

由于受负载因素及容量变化的影响不大，所以效率稳定。负载追随迅速，可提高电力系统稳定度。

2.2.5燃料选择范围大

柴油、轻油、煤气、天然气、液化天然气、沼气、含氢废气等皆可使用。

2.2.6建厂时间短

厂址选择限制少、占地面积小，建厂时间不超过两年，可靠近用户建立现场发电装置，减少了输电系统的费用。

由于燃料动力电池存在造价偏高、冷机启动时间长、长期使用的实验数据缺少、电池组寿命比机组寿命短等问题，所以要想实现商品化氦要进一步努力。除PAFC以外其它技术尚不够成熟。