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簡析鋰電池等化學電池相比燃料電池的劣勢

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年06月13日  

燃料電池是一種新的能量轉化裝置,它能將儲存在燃料和氧化劑中的化學能按電化學原理轉化為電能,即將化學反應自由能變化通過電極-電解質系統源源不斷地轉換為電能,由于燃料電池發電不需要經過燃燒-發電機過程,所以不受卡諾循環的限制,可以實現高效的能監轉換。燃料電池通常是由含催化劑的陽極、陰極租離子導電的電解質構成,燃料在陽極氧化,氧化劑在陰極還原,電子從陽極通過負載流向陰極構成電回路,產生電能而驅動負載工作。燃料電池由于具有能量轉換效率高、對環境污染小等優點而受到世界各國的普遍重視。在過去的一個多世紀里,燃料電池技術取得了驚人的快速發展,一些燃料電池已經進入商業化應用階段,在火電、水電、核電三種電力生產方式之外,燃料電池被譽為第四代發電技術。

燃料電池已經有很長的發展歷史。1839年英國科學家Grove發明了第一個燃料電池,在稀硫酸中放入兩個鉑箔作電極,先由電解產生氫和氧,接著連接外部負載,使氫和氧發生電池反應,消耗氫氣和氧氣的同時產生電流。正極接氧氣管,負極接氫氣管,黑棒表示鉑片電極,浸入稀硫酸電解液中。Grove指出強化在氣體、電解液與電極三者之間的相互作用是提高電池性能的關鍵,他所提出的燃料電池的工作原理開創了一種新的能源轉化技術,它的提出歷史性地第一次將化學能轉化為電能。

當今的便攜式電源系統大多是鋰離子電池、鎳氫電池等充電電池或一次性化學電池,對于較特殊的環境,這些化學電池都存在些不可克服的弱點:①輸出功率有限,重量比功率和體積比功率的密度都低。②儲能有限以及連續放電工作時間有限。③難以及時得到充電設施或需要很長的充電時間。用直接甲醇燃料電池作為便攜式電源能夠很好地解決上述問題,例如,使用直接甲醇燃料電池的蜂窩狀電話,其能量密度可以達到傳統可充電電池的10倍,添加燃料后可以持續使用。便攜式質子交換膜燃料電池電源具有以下的優點:①輸出功率從幾瓦到幾千瓦均可實現,比功率密度高,體積、重量可滿足便攜式需求;②整個電源系統的儲能與連續發電、工作時間取決于攜帶的燃料的多少;③無須充電,重新儲能發電采取機械式的補充燃料:④電源系統安全、可靠。

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