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各種燃料電池發(fā)電技術(shù)綜合比較

鉅大LARGE  |  點擊量:2122次  |  2019年08月12日  

各種燃料電池發(fā)電技術(shù)綜合比較

(1)AFC:與其它燃料電池相比,AFC功率密度和比功率較高,性能可靠。但它要以純氫做燃料,純氧做氧化劑,必須使用pt、Au、Ag等貴金屬做催化劑,價格昂貴。電解質(zhì)的腐蝕嚴重,壽命較短,這些特點決定了AFC僅限于航天或特種應(yīng)用,不適合于民用。


(2)pAFC:以磷酸做為電解質(zhì),可容許燃料氣和空氣中C02的存在。這使得pAFC成為最早在地面上應(yīng)用或民用的燃料電池。與AFC相比它可以在180℃一210℃運行,燃料氣和空氣的處理系統(tǒng)大大簡化,加壓運行時,可組成熱電聯(lián)產(chǎn)。但是,pAFC的發(fā)電效率目前僅能達到40%一45%(LHV),它需要貴金屬鉑做電催化劑;燃料必須外重整:而且,燃料氣中C0的濃度必須小于1%(175℃)一2%(200℃),否則會使催化劑中毒;酸性電解液的腐蝕作用,使pAFC的壽命難以超過40000小時。pAFC目前的技術(shù)已成熟,產(chǎn)品也進入商業(yè)化,做為特殊用戶的分散式電源、現(xiàn)場可移動電源和備用電源,pAFC還有市場,但用作大容量集中發(fā)電站比較困難。


(3)MCFC:在650℃一700℃運行,可采用鎳做電催化劑,而不必使用貴重金屬:燃料可實現(xiàn)內(nèi)重整,使發(fā)電效率提高,系統(tǒng)簡化;CO可直接用作燃料;余熱的溫度較高,可組成燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán),使發(fā)電容量和發(fā)電效率進一步提高。與SOFC相比,MCFC的優(yōu)點是:操作溫度較低,可使用價格較低的金屬材料,電極、隔膜、雙極板的制造工藝簡單,密封和組裝的技術(shù)難度相對較小,大容量化容易,造價較低。缺點是:必須配置C02循環(huán)系統(tǒng);要求燃料氣中H2S和CO小于0.5ppM;熔融碳酸鹽具有腐蝕性,而且易揮發(fā);與SOFC相比,壽命較短;組成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的效率比SOFC低。與低溫燃料電池相比,MCFC的缺點是啟動時間較長,不適合作備用電源。MCFC己接近商業(yè)化,示范電站的規(guī)模已達到2MW。從MCFC的技術(shù)特點和發(fā)展趨勢看,MCFC是將來民用發(fā)電(分散電源和中心電站)的理想選擇之一。


(4)SOFC:電解質(zhì)是固體,可以被做成管形、板形或整體形。與液體電解質(zhì)的燃料電池(AFC、pAFC和MCFC)相比,SOFC避免了電解質(zhì)蒸發(fā)和電池材料的腐蝕問題,電池的壽命較長(已達到70000小時)。CO可做為燃料,使燃料電池以煤氣為燃料成為可能。SOFC的運行溫度在1000℃左右,燃料可以在電池內(nèi)進行重整。由于運行溫度很高,要解決金屬與陶瓷材料之間的密封也很困難。與低溫燃料電池相比,SOFC的啟動時間較長,不適合作應(yīng)急電源。與MCFC相比,SOFC組成聯(lián)合循環(huán)的效率更高,壽命更長(可大于40000小時);但SOFC面臨技術(shù)難度較大,價格可能比MCFC高。示范業(yè)績證明SOFC是未來化石燃料發(fā)電技術(shù)的理想選擇之一,既可用作中小容量的分布式電源(500kw一50MW),也可用作大容量的中心電站(>l00MW)。尤其是加壓型SOFC與微型燃氣輪結(jié)合組成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的示范,將使SOFC的優(yōu)越性進一步得到體現(xiàn)。


(5)pEFC:pEpC的運行溫度較低(約80℃),它的啟動時間很短,在幾分鐘內(nèi)可達到滿負荷。與pAFC相比,電流密度和比功率都較高,發(fā)電效率也較高(45%一50%(LHV)),對CO的容許值較高(<10ppm)。pEFC的余熱溫度較低,熱利用率較低。與pAFC和MCFC等液體電解質(zhì)燃料電池相比,它具有壽命長,運行可靠的特點。pEFC是理想的可移動電源,是電動汽車、特種、航天器等移動工具電源的理想選擇之一。目前,在移動電源、特殊用戶的分布式電源和家庭用電源方面有一定的市場,不適合做大容量中心電站。


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