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燃料电池严格来说并非电池,算是发生电化学反应的媒介,一种发电装置。因为所参与电极反应的活性物质不能储存于电池内部,而是由电池之外供应,所以只要燃料xue不断输入,电力就会不断的输出。

甲烷燃料电池

燃料电池的主要燃料通常以氢气为主,氢气与氧气通过电化xue反应发生氧化作用输出电能、纯水和热量,如图1

甲烷燃料电池优缺点

图1:水的电解与电化学反应

由图可以看出由于直接将化xue能转化为电能,不需要经过多次转换,而且没有卡诺循环的限制,所以节省了转换为机械能浪费的能量损失,因此比内燃机多了30%以上的能量转换效率,目前效率可达70%,若加上热回收利用,更可高达85%,渴望成为最具经济效益的能源。

燃料电池的基本原件是两个电极夹着一种具有渗透性的电解质,两电极通常加入碳粉、铂等触媒作为催化剂加速氢、氧分子分解为电子及离子,电解质作为离子的通道用,其传输效率越高则电流密度越高;而电解质对于电子的传输效果差,所以电子由外接电路传输,如图2

甲烷燃料电池优缺点

甲烷燃料电池

燃料电池的优点与缺点

优点:

1. 低污染:使用氢气与氧气作为燃料,生成物只有水和热,若使用烃类生成水,二氧化碳和热,没有污染物。

2. 高效率:直接将燃料中的化学能转换成电能,故不受卡諾循环的限制。 3. 无噪音:电池本体在发电时,无需其他机件的配合,因此没有噪音问题。 4. 用途广泛:提供的电力范围相当广泛,小至计算器大至发电厂。

5. 无需充电:电池本体中不包含燃料,只需不断地供给燃料便可不停地发电。

缺点:

1. 燃料来源不普及:氢气的储存可说是困难又危险,而甲醇、乙醇、或天然气

缺乏供应系统,无法方便的供应给使用者。

2. 无标准化的燃料:现今市面上有以天然气、甲烷、甲醇与氢气等作为燃料的

电池,虽然提供消费者很多种选择,但因为没有单一化及标准化的燃料,要能够营利是困难的,而且燃料种类的更换有可能使现有的供应系统进行改装,产生额外的费用。

3. 体积太大:目前的燃料电池体积都还过大携带不方便。

4. 成本过高:目前燃料电池使用可以提高发电的效率的材料,但成本也就相对的高,不过经由制造技术的改进及量产,成本已下降许多。

甲烷燃料电池发展前景

燃料电池是一个电池本体与燃料箱组合而成的动力机制。燃料的选择性非常高,包括纯氢气(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然气,甚至于现在运用最广泛的汽油,都可以作为燃料电池的燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力,已被公认是廿一世纪必然的趋势。

燃料电池则是以具有可燃性的燃料与氧反应产生电力;通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷(CH4)、乙醇(酒精)、氢等这些可燃性物质都要经过燃烧加热水使水沸腾,而使水蒸气推动涡轮发电,以这种转换方式大部分的能量通常都转为无用的热能,

转换效率通常只有约30%相当的低,而燃料电池是以特殊催化剂使燃料与氧发生反应产生二氧化碳(CO2)和水(H2O),因不需推动涡轮等发电器具,也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水,所以能量转换效率高达70%左右,足足比一般发电方法高出了约40%;优点还不只如此,二氧化碳排放量比一般方法低许多,水又是无害的产生物,是一种低污染性的能源。

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( 发表人:龚婷 )

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