磷酸燃料電池的原理

燃(ran)料(liao)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)或城市(shi)煤氣(qi)(qi)添加(jia)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)后送到改質(zhi)器，把燃(ran)料(liao)轉化(hua)成H2、CO和水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)的(de)混合物(wu)，CO和水(shui)(shui)進一步在移(yi)位(wei)反應(ying)器中(zhong)經觸媒(mei)劑轉化(hua)成H2和CO2。經過如(ru)此處(chu)理后的(de)燃(ran)料(liao)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)進入燃(ran)料(liao)堆的(de)負極(ji)(ji)（燃(ran)料(liao)極(ji)(ji)），同時將氧輸送到燃(ran)料(liao)堆的(de)正極(ji)(ji)（空氣(qi)(qi)極(ji)(ji)）進行化(hua)學反應(ying)，借助觸媒(mei)劑的(de)作用(yong)迅(xun)速產生電能和熱(re)能。

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磷酸燃料電池反應方程式

陽(yang)極反(fan)應：H2+2e- →2H+

陰極反(fan)應：1/2O2+2H+ → H2O+2e-

總反應： 1/2O2 +H2 → H2O

磷酸燃料電池的特點

1、較(jiao)高的(de)(de)工作(zuo)溫(wen)度使其對雜(za)質的(de)(de)耐受性(xing)較(jiao)強，當其反應物(wu)中含有1-2%的(de)(de)一氧化碳和百萬分之幾的(de)(de)硫時，磷酸(suan)燃料電(dian)池照樣(yang)可以工作(zuo)。

2、磷酸燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的效率(lv)比其(qi)它燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)低，約(yue)為40%，其(qi)加熱的時間也比質子(zi)交換膜燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)長。

3、構造簡單，穩定(ding)，電解質揮發(fa)度低。

4、發電效(xiao)率高(gao)、清潔、適應多樣(yang)燃料、無噪音、運(yun)轉(zhuan)費低、設置場所(suo)限制(zhi)少、大氣壓運(yun)轉(zhuan)容(rong)易操作、安全性(xing)優良、部(bu)分負(fu)荷特性(xing)好

磷酸燃料電池的應用

1、用于發電廠

PAFC 用于發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)包括兩(liang)種情形：分散型發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)，容(rong)量在 10～20 MW 之間，安裝(zhuang)在配(pei)電(dian)(dian)(dian)分站(zhan)；中(zhong)心電(dian)(dian)(dian)站(zhan)型發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)，裝(zhuang)機容(rong)量在100MW 以上，可以作為(wei)(wei)中(zhong)等規模(mo)(mo)熱電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)。PAFC 電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)比(bi)起一般(ban)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)具有如下(xia)優點：即使在發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)負荷較低時(shi)，依然保持高的發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)率；由于采用模(mo)(mo)板(ban)結構，現場安裝(zhuang)，簡(jian)單、省(sheng)時(shi)，并且電(dian)(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)擴容(rong)容(rong)易。1991年，東芝與 IFC 聯合為(wei)(wei)東京電(dian)(dian)(dian)力公司(si)建成了世(shi)界上最(zui)大的11 MW PAFC裝(zhuang)置(zhi)。該裝(zhuang)置(zhi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)率達41.1%，能量利(li)用率為(wei)(wei)72.7 %。

2、用于現場發電

現場發電(dian)(dian)(dian)指把 PAFC 直接安(an)裝在(zai)用戶附(fu)近，同時(shi)提供熱(re)和(he)電(dian)(dian)(dian)。這被認為(wei)是 PAFC 的(de)最佳應用方案。這種方案的(de)優(you)點是：可根(gen)據需要設置(zhi)(zhi)裝機容量或調整發電(dian)(dian)(dian)負荷，卻不會影響裝置(zhi)(zhi)的(de)發電(dian)(dian)(dian)效率(lv)，既使小容量QAFC裝置(zhi)(zhi)也能達到相當于(yu)現代大(da)(da)型熱(re)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)的(de)效率(lv)；有效利(li)用電(dian)(dian)(dian)和(he)熱(re)，傳輸損失小。1993年(nian)9月(yue)，大(da)(da)坂(ban)煤氣公(gong)司在(zai)大(da)(da)坂(ban)建造了未來(lai)型試驗(yan)住宅(zhai) NECT21。該住宅(zhai)以100kWPAFC作(zuo)為(wei)主(zhu)要電(dian)(dian)(dian)源，屋頂輔以太陽能電(dian)(dian)(dian)池，開創(chuang)了一條建設符合環保(bao)和(he)節能要求的(de)獨立電(dian)(dian)(dian)源系統新(xin)方案。