《新能源汽车概论》课件第3章 电动汽车储能装置.pptVIP

3. 磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 四、常见燃料电池 （1）原理 磷酸为电解质，由两块涂有催化剂的多孔碳素板电极和经浓磷酸浸泡的碳化硅系电解质保持板组合而成。 通过具有隔离与集流双功能的双极性板，将单电池串联成电池组。 燃料气中的氢气在正极表面反应生成氢离子并释放出电子，而氢离子通过电解质层迁移至负极，其电极反应与PEMFC一样。 3. 磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 四、常见燃料电池 （2）特性 构造简单、稳定，电解质为酸性，克服了AFC中的CO2造成的电解质变质问题，可以使用煤燃料改质而得到的含有CO2的改质气体。 工作温度 150-200 ℃ ，比PEMFC 和 AFC 略高。 采用加压水冷的冷却方式，PAFC的冷却系统就可以做得比较小，其排出的热量还可以作为空调的暖风，具有综合效率约40%，比其他燃料电池低。 成本高。PAFC的催化剂是贵金属Pt。 3. 磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 四、 常见燃料电池 （3）应用 PAFC是目前使用最多的燃料电池之一。采用PAFC的（50～250）kW的独立发电设备可用于医院、旅馆等，作为分散的发电站。 如燃料气中CO含量过高，则催化剂容易毒化而失去催化活性，这也是阻碍其普及的主要原因。 4. 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC） 四、 常见燃料电池 （1）原理 阴极化学反应 氧离子O2-通过电解质隔膜，定向跃迁到阳极，阳极反应 四、常见燃料电池 4. 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC） 总化学反应 4. 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC） 四、常见燃料电池 （2）特点 效率非常高，热电联供时可达80%以上。SOFC的操作温度也非常高，通常为（700～1000）℃。 高温对连接材料、密封材料的性能提出了更高要求，使得SOFC的价格居高不下。 如何降低SOFC操作温度成为关注的关键技术之一。 4. 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC） 四、常见燃料电池 （3）应用 SOFC结构简单，效率也比其它燃料电池高很多。 SOFC对电解质、电极、连接材料的要求近乎苛刻，这在一定程度上影响了SOFC的应用。 目前SOFC多用于独立工作场所或偏远地区小型电厂。 5. 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC） 四、 常见燃料电池 （1）原理 熔融碳酸盐作为电解质，（600～700）℃温度，碳酸盐混合物成为高传导性的熔融盐； 电解质中CO32-离子自由流动，在电场作用下，从阴极流向阳极，提供离子传导； 在阳极，氢气与从电解质隔膜迁移过来的CO32-发生反应，生成二氧化碳和水，并释放电子； 阳极产生的电子通过外电路到达阴极，与氧气和二氧化碳相结合，生成CO32- 。 化学反应式为 阳极 阴极 总反应 四、 常见燃料电池 5. 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC） 四、 常见燃料电池 （2）特点 优点： 可以使用石化燃料； 不需用贵金属作催化剂； 产生的多余热量可以再利用； 电池反应过程中不需要使用水介质。 不足： 超过700℃高温环境中，熔融盐对电极的腐蚀将非常明 显，从而可能会引发电解质泄漏； 低于600℃时阴极极化现象将会加重。 5. 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC） 5. 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC） 四、 常见燃料电池 （3）应用 目前美国和日本均在MW实验电厂中进行示范运行，对电池的寿命、性能和系统可靠性做进一步研究。 MCFC不适合用作电动车动力源。 常见燃料电池率范围与温度要求 Power Range DMFC PEMFC SOFC PAFC MCFC AFC 1 W 10 W 100 W 1 kW 10 kW 100 kW 1 MW 10 MW Operating Temperature MCFC SOFC 100 200 500 1000 oC DMFC AFC PEMFC PAFC 返回 * * 氢燃料电池奔驰公共汽车 造价180万美元 最高时速70公里／小时 ?2006年06月20日燃料电池公交车