磷酸燃料电池的工作原理

磷酸燃料电池的工作原理

如图所示，电池中采用的是100%磷酸电解质，其常温下是固体，相变温度是42℃。氢气燃料被加入到阳极，在催化剂作用下被氧化成为质子，同时释放出两个自由电子。氢质子和磷酸结合成磷酸合质子，向正极移动。电子向正极运动，而水合质子通过磷酸电解质向阴极移动。因此，在正极上，电子、水合质子和氧气在催化剂的作用下生成水分子。具体的电极反应表达如下。
负极反应：
H2 → 2+ 2e-
正极反应：
O2 + 4+ 4e- → 2H2O
总反应：
O2 + 2H2 → 2H2O
磷酸燃料电池一般工作在200℃左右，采用铂作为催化剂，效率达到40%以上。由于不受二氧化碳限制，磷酸燃料电池可以使用空气作为阴极反应气体，也可以采用重整气作为燃料，这使得它非常适合用作固定电站。

pafc用于发电厂包括两种情形：分散型发电厂，容量在10-20mw之间，安装在配电站；中心电站型发电厂，容量在100mw以上，可以作为中等规模热电厂。pafc电厂比起一般电厂具有如下优点：即使在发电负荷比较低时，依然保持高的发电效率；由于采用模块结构，现场安装简单，省时，并且电厂扩容容易。 受1973年世界性石油危机以及美国pafc研发的影响，日本决定开发各种类型的燃料电池，pafc作为大型节能发电技术由新能源产业技术开发机构（nedo）进行开发。自1981年起，进行了100kw现场型pafc发电装置的研究和开发。1986年又开展了200kw现场性发电装置的开发，以适用于边远地区或商业用的pafc发电装置。 富士电机公司是目前日本最大的pafc电池堆供应商。截至1992年，该公司已向国内外供应了17套pafc示范装置，富士电机在1997年3月完成了分散型5mw设备的运行研究。作为现场用设备已有50kw、100kw及500kw总计88种设备投入使用。