如果使用氢气为燃料,燃料电池运行过程中只生产水,没有任何污染物排放。即使使用化石燃料如天然气重整后生成的富氢气体混合物为燃料,由于氢燃料电池具有高的能量转换效率,其二氧化碳的排放量比热机过程减少50%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。
尽管氢气作为燃料来源处于起步阶段,但其未来却非常光明。氢燃料电池背后的技术日益改进,其可行性作为内燃机的替代品似乎很可能。氢气已经被用于叉车和公共汽车等特种车辆,基础设施到位为消费者汽车市场服务只是时间问题。为什么氢燃料电池具有如此强大的吸引力?因为它们唯一的副产品是热量和水蒸气,使得氢燃料电池成为真正的零排放机车技术。
什么是燃料电池?
燃料电池是通过将燃料(氢)转化为电来通过化学反应产生电力的装置。虽然燃料电池和电池都被认为是电化学电池并且由相似的结构组成,但是燃料电池需要连续的燃料和氧气源来运行; 类似于内燃机需要连续流动的汽油或柴油。
它是如何工作的?
燃料电池需要三个主要成分来产生化学反应:阳极,阴极和电解质。首先,氢气通过流场引导到阳极。氢原子被电离(剥离其电子),现在只带正电荷。然后,氧气进入阴极处的燃料电池,在那里它与从电路返回的电子和电离的氢原子结合。接下来,在氧原子吸收电子之后,它然后穿过电解质与氢离子结合。氧气和电离氢气的组合作为化学反应的基础。
聚合物电解质膜允许适当的离子在阳极和阴极之间通过。如果电解质能够自由控制所有电子或离子自由通过,它会破坏化学反应。在该过程结束时,带正电的氢原子与氧反应形成水和热,同时产生电荷。
在燃料市场中,存在许多具有不同功率要求的不同应用。为了提供足够的功率,可以将各个燃料电池组装在一起形成堆叠。燃料电池堆的尺寸可以适合于应用的恰当量的能量。
燃料电池在哪里使用?
燃料电池用于固定和动力应用:
汽车,卡车,公共汽车和休闲车
物料搬运设备
作为大容量数据中心或商业,工业和住宅建筑的主要电源
备用电源到关键的计算机和通信网络
现场发电