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氢能应用之氢氧燃料电池(四)

日期:2019-1-17 发布者:郑州硕丰精密机械有限公司,水燃料氢氧机

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四 低温燃料电池系统

从前面介绍的燃料电池的特点来看,燃料电池实际不是“电池”,而是一个发电装置一发电机。它需要由燃料供应系统、氧化剂系统、发电系统、水管理系统、热管理系统、电力系统、控制系统及安全系统组成。

燃料供应系统给燃料电池提供燃料,如氢气、天然气、甲醇等。如果直接采用氢气,这一系统就比较简单,如果用化石燃料重整制取氢气,系统就会相当复杂。

氧化剂系统主要是给燃料电池提供氧气,可以直接使用纯氧,也可能是用空气中的氧。

发电系统是指燃料电池本身,它将燃料和氧化剂中的化学能直接变成电能,而不需要经过燃烧的过程,它是一个电化学装置。

水管理系统:由于质子交换膜燃料电池中质子是以水合离子的状态进行传导,所以燃料电池需要有水,水少了,会影响电解质膜的质子传导特性,从而影响电池的性能。由于在电池的阴极生成水,所以要及时地将这些水带走,否则会将电极“淹死”,造成燃料电池失效。可见水的管理在燃料电池中至关重要。

热管理系统:对于大功率燃料电池而言,在其发电的同时,由于电池内阻的存在,不可避免地会产生热量,通常产生的热与其发电量相当。而燃料电池的工作温度是有一定限制的,如对PEMFC而言,应控制在80℃,因此需要及时将电池生成的热带走,否则就会发生过热,烧坏电解质膜的严重事故。水和空气是常用的传热介质。当然这一系统中必须包括泵(或风机)、流量计、阀门等。

电力系统:指将燃料电池发出的直流电变为适合用户使用的电,如交流220V,50Hz等。

控制系统:是能及时监测和调节燃料电池工况、远距离数据传输的系统。

安全系统:由于氢是燃料电池的主要燃料。氢的安全十分重要,由氢气探测器、数据处理系统及灭火设备等构成氢的安全系统。

当然,由于燃料电池的多样性,用户对象的不同,燃料电池的部分系统可能被简化以至于取消。如微型燃料电池就没有独立的控制系统和安全系统。燃料电池系统原理图参见图3。

 

图3 燃料电池发电系统


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