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磷酸燃料电池的工作原理

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解决时间 2021-01-03 08:21
磷酸燃料电池的工作原理
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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。

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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。
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