磷酸燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)是以濃磷酸為電解質(zhì),以貴金屬催化的氣體擴(kuò)散電極為正、負(fù)電極的中溫型燃料電池??梢栽?50~220℃工作。具有電解質(zhì)穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽極催化劑不易被CO毒化等優(yōu)點(diǎn),是一種接近商品化的民用燃料電池。
磷酸燃料電池有第一代燃料電池之稱,同時(shí)也是當(dāng)前商業(yè)化發(fā)展快的一種燃料電池。使用液體磷酸為電解質(zhì)。盡管磷酸燃料電池的工作溫度要在150 - 220℃左右,但仍需電極上的白金催化劑來加速反應(yīng)。由于其工作溫度較高,所以其陰極上的反應(yīng)速度要比質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極的速度快。且較高的工作溫度也使其對雜質(zhì)的耐受性較強(qiáng)。
磷酸燃料電池的效率比其它燃料電池低,約為40%,其加熱的時(shí)間也比質(zhì)子交換膜燃料電池長。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單,穩(wěn)定,電解質(zhì)揮發(fā)度低等。磷酸燃料電池可用作公共汽車的動力。
基本組成和反應(yīng)原理:
燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器,把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物,CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極),同時(shí)將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。
(1)發(fā)電效率在35%~ 43%之間,大容量電站效率較高些。熱電聯(lián)供時(shí),總效率為71%-85%;
(2)潔凈、對環(huán)境污染小,沒有(或很小)轉(zhuǎn)動部件,振動和噪聲污染也很?。?/p>
(3)隨著技術(shù)不斷改進(jìn),PAFC電站,特別是50kW和200kW電站,其無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間在不斷加長。
(4)滿負(fù)荷運(yùn)行可達(dá)到40000h,電池的輸出電壓的降低不大于10%,
(5)裝置緊湊,檢修空間小,維修困難。
(6) PAFC電站可使用各種氣態(tài)或液態(tài)燃料,主要是使用天然氣或液化天然氣,也可以使用液化石油氣、煤油、沼氣等。
(7)降低造價(jià)與技術(shù)的改進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模生產(chǎn)分不開。
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