燃料电池的示范应用
财政部等五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》

财政部等五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》
作者:
来源:《产权导刊》2020年第10期
财政部网站9月21日消息日前,财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委、国家能源局联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。
《通知》针对产业发展现状,五部门将对燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励,形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。
《通知》指出,示范期暂定为四年。
示范期间,五部门将采取“以奖代补”方式,对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励。
奖励资金由地方和企业统筹用于燃料电池汽车关键核心技术产业化,人才引进及团队建设,以及新車型、新技术的示范应用等。
化学论文——氢氧燃料电池及其在汽车领域的应用

琳琅满目的化学电源——氢氧燃料电池hydrogen oxygen fuel cell氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的,将氢氧反应的化学能转化为电能的燃料电池,它可以在较低的工作温度下把氢氧反应在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。
氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最佳燃料。
同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。
氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。
单体电池的工作电压一般为0.8~0.97伏,为了满足负载所需的工作电压,往往由几十个单体电池串联成电池组。
一、工作原理氢氧燃料电池工作时,向阳极和阴极分别输入氢气和氧气(或空气),氢气和氧气在电极与电解质间的界面上发生电极反应,同时向外电路输出电流。
二、电极反应若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为:2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20正极为:O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为:2H2-4eˉ=4H+(阳离子)正极为:O2+4eˉ+4H+=2H2O三、优缺点1、优点(1)发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。
氢氧燃料电池的能量转换效率可高达60~80%,为内燃机的2~3倍;此外,火力发电必须达到一定规模后才具有较高的发电效率,而燃料电池的发电效率却与规模无关。
(2)发电环境友好发电时不会排放尘埃,二氧化硫,氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。
并且氢氧电池按电化学原理工作,运动部件很少。
因此工作时安静,噪音很低。
(3)动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快,无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行,它都能承受,并且发电效率波动不大,供电稳定性高。
(4)自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行,机械运动部件很少,维护简单,费用低,适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合(如空间站和航天飞机)的电源。
(5)积木化氢氧燃料电池电站采用模块结构,由工厂生产各种模块,在电站的现场集成,安装,施工简单,可靠性高,并且模块容易更换,维修方便。
燃料电池技术在新能源汽车中的应用

燃料电池技术在新能源汽车中的应用第一章引言新能源汽车是近年来发展迅速的行业。
燃料电池汽车是其中最具潜力的一类新能源汽车之一。
其不仅没有废气排放和燃烧噪声,还具有高效率、快速加注、续航里程长等优点。
作为未来替代传统燃料汽车的主要方向之一,燃料电池技术在新能源汽车中的应用备受关注。
第二章燃料电池技术概述燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。
通过将贮存于燃料电池中的燃料与氧气进行化学反应,产生电能。
目前常见的燃料有氢气和甲醇。
燃料电池技术的发展已经有几十年的历史,打破了人们对于传统发动机的依赖。
燃料电池具有运行效率高、能源利用率高、清洁环保、低噪音等特点。
这也是燃料电池技术在新能源汽车中的应用被广泛关注的原因。
第三章燃料电池技术在新能源汽车中的应用燃料电池技术在新能源汽车中的应用主要分为燃料电池汽车和燃料电池公交车两类。
燃料电池汽车与传统汽油车类似,采用燃料电池作为动力来源。
与传统汽油车不同的是,燃料电池汽车以氢燃料电池作为主要的发动机。
在燃料电池发动机的驱动下,氢气与氧气在燃烧过程中产生电能,再将电能通过电机转化为动力推动车辆行驶。
燃料电池公交车则是指使用燃料电池作为动力的城市公交车。
相对于燃料电池汽车,燃料电池公交车面临的技术挑战更大,主要原因是更高的运营成本和更复杂的系统设计。
但是,燃料电池公交车具有排放量为零、能耗低、噪音小、安全可靠等优点,已经被许多城市作为公共交通的示范项目。
第四章燃料电池技术的发展趋势随着燃料电池技术的不断发展,其应用范围也在不断扩大。
目前燃料电池技术主要应用于燃料电池汽车和燃料电池公交车领域。
在未来,燃料电池技术在航空领域、电力等领域也将得到广泛应用。
同时,随着技术的日益成熟,燃料电池汽车和燃料电池公交车的干路问题逐渐被解决。
特别是在氢燃料电池的生产、氢气的储存和物流等方面,也得到了广泛的突破。
燃料电池技术正在成为新能源汽车领域的一种重要技术。
第五章结论燃料电池技术在新能源汽车中的应用是一种极具潜力的技术。
上海市燃料电池汽车示范应用专项资金实施细则

上海市燃料电池汽车示范应用专项资金实施细则第一条(目的依据)为贯彻落实财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委、国家能源局《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(财建〔2020〕394号)等文件精神,鼓励燃料电池汽车产业链企业开展技术创新和示范应用,进一步规范上海市燃料电池汽车示范应用专项资金(以下简称市专项资金)的使用和管理,根据《关于支持本市燃料电池汽车产业发展若干政策》(沪发改规范〔2021〕10号)、《上海市节能减排(应对气候变化)专项资金管理办法》(沪发改规范〔2021〕5号)和本市市级财政专项资金管理要求等,特制定本细则。
第二条(管理职责)上海市经济和信息化委员会(以下简称市经济信息化委)负责统筹本市燃料电池汽车示范应用工作,以及整车示范应用、车辆运营、关键零部件产业化、示范应用支撑服务等领域专项资金的具体协调及推进实施。
上海市财政局(以下简称市财政局)按照专项资金管理的有关规定,审核下达市专项资金。
上海市发展和改革委员会(以下简称市发展改革委)统筹平衡本市燃料电池汽车支持政策相关安排,按照本市节能减排相关资金管理办法,会同市财政局做好市专项资金的统筹和计划下达工作。
上海市交通委员会(以下简称市交通委)负责推进燃料电池公交车的示范应用。
上海市住房和城乡建设管理委员会(以下简称市住房城乡建设管理委)负责加氢站布局建设、加氢站运营等领域专项资金的具体协调及推进实施。
上海市科学技术委员会(以下简称市科委)负责推动燃料电池汽车关键技术攻关,加快科技成果转化。
各相关区政府结合本细则有关要求,细化支持举措,落实配套资金,推动本地区燃料电池汽车产业加快发展。
第三条(资金来源)市专项资金由中央奖励资金、市级奖励资金和区级配套资金组成。
其中,中央奖励资金在示范城市群示范期考核合格后由中央财政安排;获得中央奖励资金后,市级奖励资金按照比例在市级节能减排专项资金中统筹安排;获得市级奖励的区,按照比例安排区级配套资金。
燃料电池的应用

燃料电池的应用燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,它具有高效、环保、静音等优点,在各个领域都有广泛的应用。
一、交通运输领域燃料电池在交通运输领域的应用是其中最为重要的方向之一。
燃料电池汽车是一种以燃料电池为动力的新型汽车,它以氢气和氧气为燃料,在发生化学反应时产生电能,驱动电动机运转。
与传统汽车相比,燃料电池汽车具有零排放、高效率、续航里程长等优点,可以有效解决传统汽车所带来的环境污染和能源消耗问题。
目前,燃料电池汽车已经开始商业化生产,并在一些地区进行示范运营,展示了其在交通运输领域的广阔前景。
二、能源领域燃料电池在能源领域的应用主要体现在电网储能和分布式能源方面。
通过将燃料电池与电网相结合,可以将电能转化为氢气,进行储存和输送,以实现对电能的高效利用和长期储存。
同时,燃料电池也可以作为分布式能源系统的核心设备,将可再生能源(如太阳能、风能等)转化为电能,并供应给建筑物或社区使用,从而减少对传统能源的依赖,实现可持续能源的利用。
三、军事领域燃料电池在军事领域的应用主要体现在便携式和无人系统方面。
燃料电池可以提供持久而稳定的电力输出,适用于军事装备的电能供应需求。
在便携式设备方面,燃料电池可以取代传统的电池,提供更长时间的使用寿命和更高的能量密度,可以满足士兵在野外作战中的电力需求。
在无人系统方面,燃料电池可以为无人机、无人车等提供可靠的电力支持,延长其续航时间和作战半径,提高其作战能力。
四、航天领域燃料电池在航天领域的应用主要体现在航天器动力系统和航天器供能系统方面。
燃料电池可以为航天器提供可靠的动力源,实现长期在太空中的工作和运行。
同时,燃料电池也可以为航天器提供电能供应,满足各种仪器设备的工作需求。
由于燃料电池具有高效、轻量化的特点,可以帮助航天器提高载荷能力和工作效率,推动航天技术的发展。
燃料电池在交通运输、能源、军事和航天等领域都有着广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的降低,燃料电池的应用将得到进一步的推广和普及,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
燃料电池的应用与发展

燃料电池的应用与发展 Revised by Jack on December 14,2020燃料电池的应用与发展在今天这个经济高速发展的社会,资源问题成了大家关注的重点问题。
煤炭、石油量逐渐减少,人们迫切地寻求可替代资源来缓解能源危机。
燃料电池也开始为越来越多的人关注,对其的研究也在卓有成效的进行。
在中国,2008年奥运会,23辆燃料电池汽车示范运行万公里。
到了2010年世博会,这个数字上升到196辆和91万公里。
燃料电池汽车是“十五”期间全国12个重大研究专项之一。
2012年3月两会期间,科技部电动汽车重大项目管理办公室副主任甄子健认为,燃料电池汽车在5到10年后,将可以像近两年的电动汽车一样,通过示范运行进入商业化销售阶段。
作为一种新技术燃料电池对于大家来说都还挺陌生,下面想来介绍一下加深大家的认识。
燃料电池发电是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。
它是一种不经燃烧直接以电化学反应方式将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的高效发电装置。
1839年,英国的William Grove首次发现了水解过程逆反应的发电现象,燃料电池的概念从此开始。
100多年后,英国人Francis T.Bacon使燃料电池走出实验室,应用于人们的生产活动。
20世纪60年代,燃料电池成功应用于航天飞行器并逐步发展到地面应用。
今天,随着社会经济的飞速发展,随之而来的不仅是人类文明的进步,更有能源危机,生态恶化。
寻求高效、清洁的替代能源成为摆在全人类面前的重要课题。
继火力发电、原子能发电之后,燃料电池发电技术以其效率高、排放少、质量轻、无污染,燃料多样化等优点,正进一步引起世界各国的关注。
1.燃料电池的工作原理:燃料电池实际上是一个化学反应器,它把燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能。
它没有传统发电装置上的原动机驱动发电装置,也没有直接的燃烧过程。
燃料和氧化剂从外部不断输入,它就能不断地输出电能。
它的反应物通常是氢和氧等燃料,它的副产品一般是无害的水和二氧化碳。
燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系

燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系燃料电池汽车是一种利用氢气与空气中的氧气进行反应产生电能的新型汽车。
它具有零污染、高效能和无噪音的特点,被广泛认为是未来汽车发展的理想选择。
为了推动燃料电池汽车的发展,在城市层面,可以建立燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系,从而促进燃料电池汽车在城市中的应用。
首先,燃料电池汽车城市群示范目标可以设定为推动燃料电池汽车在城市中的普及和应用。
示范目标可以包括以下几个方面:1.确定燃料电池汽车城市群建设的区域范围和数量,包括城市的规模和发展程度。
2.设定燃料电池汽车城市群内燃料电池汽车的保有量目标,例如每个城市至少有一定数量的燃料电池汽车。
3.建立燃料电池汽车城市群的充电设施数量和分布目标,确保燃料电池汽车的充电设施能够满足需求。
4.推动燃料电池汽车在城市公共交通领域的应用,例如设定在公交车、出租车等领域的燃料电池汽车使用率目标。
除了设定目标之外,还需要建立相应的积分评价体系,以评价和激励城市对燃料电池汽车的发展和应用。
积分评价体系可以包括以下几个方面:1.设定燃料电池汽车城市群的积分标准和权重,根据不同的目标和需求,确定每个目标的重要性和考核标准。
2.建立燃料电池汽车城市群的数据收集和监测体系,收集和分析燃料电池汽车的使用情况、充电设施的分布情况等。
3.设定燃料电池汽车城市群的积分计算方法,根据不同的目标和权重,计算每个城市的积分得分。
4.根据积分得分,设定相应的激励政策,如奖励金、补贴等,鼓励城市推动燃料电池汽车的发展和应用。
总之,燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系可以通过设定目标和建立评价体系,来推动燃料电池汽车在城市中的应用。
这样一来,不仅可以提升城市的绿色交通水平,还能够促进燃料电池汽车产业的发展,推动城市的可持续发展。
燃料电池的应用PPT课件

阳极反应:2H2+4OH- →4H2O+4e阴极反应:O2+2H2O+4e- →4OH-
总反应: 2H2+O2=2H2O
2.3 磷酸燃料电池(PAFC)
磷酸型燃料电池是用氢的纯度极高的天然气或甲醇作燃料,工作温度为 200℃,反应过程用铂作催化剂,发电效率达40%。最初开发磷酸燃料电池是 为了控制发电厂的峰谷用电平衡,近来则侧重于作为向公寓、购物中心、医院 、宾馆等地方提供电和热的现场集中电力系统。
( 3 )要能抵受高温碱性溶液的高度侵蚀环境,燃料电池的外壳必须采用特别 材料。材料技术的进展缓慢,并未能找到适当的材料。
(4) 氢气十分易燃和易爆,因此必须小心处理。在燃料电池的商业应用中, 如何安全配送氢气燃料成为一个主要障碍。兴建氢气配送系统的成本十分高。
(5)氢燃料基础建设不足, 氢气在工业界虽已使用多年且具经济规模,但全 世界充氢站仅约70站 ,仍值示范推广阶。此外,加气时间长,约需时5分钟, 尚跟不上工商时代的步伐。
两电极的反应和总反应分别为:
阳极(负极):2H2-4e→4H+ 阴极(正极):O2+4e+4H+→2H2O 总反应: 2H2+O2=2H2O
图2-1 PEMFC装置图
图2-2 PEMFC工作原理图
直接甲醇燃料电池(DMFC)
属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类,系直接使用液态甲醇为燃料
供给来源,而不需透过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。
阴极:
O 22C2O 4e 2C3O
阳极:
2 H 2 2 C 3 O 2 C 2 O 2 H 2 O 4 e
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
燃料电池的示范应用摘要:燃料电池因具有效率高、污染小等优点在汽车、分布式发电,航空航天、民用等不同领域有着广泛的应用前景。
本文主要从燃料电池的发展背景,工作原理,技术特点,近期研究进展与面临的挑战及未来发展方向等介绍了车用燃料电池和分布式发电燃料电池的示范应用情况。
简单介绍了燃料电池在航空航天,移动电源,备用电源等领域的发展状况。
目前燃料电池发电技术正受到世界各国的广泛重视,各国政府和研究机构都投入大量资金进行燃料电池的研究开发工作,并取得引人瞩目的成果。
关键词:车用燃料电池;分布式发电;应用;前景1 燃料电池在汽车方面的应用1.1 燃料电池车及车用燃料电池的发展背景和现状随着经济得发展,汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具。
机动车污染从而成为大气污染的主要来源之一。
燃料电池车(FCV)作为一种转化效率高而又无污染的新能源汽车受到了广泛的关注。
FCV与传统的内燃机或者活塞发动机汽车相比,其优点主要是零排放、无温室气体产生、不使用石油,同时有较高的能量转化效率、运行稳定和无振动噪声等。
在我国“九五”和“十五”期间,国家都把FCV及相关技术研究列入科技计划,国家863计划和973计划都设立了许多与此相关的研究课题。
“十一五”国家继续支持“节能与新能源汽车”,其中包括FCV。
燃料电池车在我国虽然起步较晚,但经过相关科研人员的研究,与先进水平的差距正在逐步缩小,并相继推出一些燃料电池车型。
2003年我国第一辆燃料电池动力样车——超越一号亮相上海工博会。
随后同济大学又研制出超越二号、超越三号燃料电池车。
经测试,超越二号在污染排放、CO2排放、噪声、蛇行和燃料经济性方面达到A级水平。
超越系列燃料电池车的主要技术参数如表1所示。
表1 超越系列燃料电池车的主要技术参数近年来,国家进行了若干次燃料电池车的试运行。
2008年奥运会期间,3辆氢燃料电池大客车为奥运会服务。
2010年世博会期间,数千辆新能源车示范运行,其中196辆FCV 。
2009年,国家相关部门启动了“十城千辆”工程,目标是用3年左右的时间,每年发展十个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行。
质子交换膜燃料电池(PEMFC )因其工作温度低,适宜于较频繁启动的场合,并具有启动快、功率密度高以及续驶里程长等优点在燃料电池车上被广泛应用。
全球几乎主要的汽车生产商都在致力于质子交换膜燃料电池的研究开发工作。
然而PEMFC 由于成本高,耐久性差,系统复杂缺少氢源等问题并没有大规模商业化。
1.2 车用燃料电池的工作原理质子交换膜电池从本质上说就是水电解的一个“逆”装置。
电解水过程是通过外加电源将水分解为氢气和氧气。
而质子交换膜燃料电池则是氢气和氧气通过电化学反应产生水并释放电能。
它主要由四部分组成——阳极、阴极、电解质膜、外部电源。
通常阳极和阴极上都含有一定量的催化剂用来加速电极上的电化学反应。
两级之间是电解质,电解质膜即为质子交换膜。
其工作过程如下:当分别向阳极和阴极供给氢气与氧气时,进入多孔阳极的氢原子在催化剂作用下被离化为氢离子和电子。
氢离子经由电解质转移到阴极,电子经外电路负载流向阴极;氢离子与阴极的氧原子及电子结合成水分。
具体反应为:阳极反应:-++−−→−e H H 222催化剂 阴极反应:heat O H e O H +−−→−++-+222212催化剂 总反应:y electricit heat O H O H ++−→−+22221 其工作原理图如图1所示:系列 加速性能(s ) 最高时速(km/h) 续驶里程(km )超越一号 15.4(0~80km/h) 105.8 231超越二号 24.8(0~118km/h) 118.0 168超越三号 19.0(0~100km/h) 122.0 220超越荣威 15.0(0~100km/h) 150.0 300图1 车用燃料电池工作原理图由总反应式可以看出,PEMFC在发电的同时只产生了水,而无其他污染物产生,对环境友好。
由于质子交换膜只能传导质子,因此电子只能通过外电路才能到达阴极。
电子在外电路中定向流动就产生了直流电。
每一单电池的发电电压理论上限为1.22V。
接有负载时发电电压取决于输出电流密度,通常在0.5~1V之间。
将多个单电池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆。
1.3 发展车用燃料电池所遇到的问题及解决办法PEMFC因其突出优点有很好的发展前景。
但成本高、寿命短、燃料来源等问题制约其大规模商业化。
1.3.1 PEMFC的成本目前车用燃料电池的典型催化剂为Pt/C,其用量约为1g/kW,国际最先进水平已达0.32g/kW。
PEMFC 的核心部件膜电极组件(MEA)单位面积上的铂用量约为0.6~0.8mg/cm2。
若每千瓦燃料电池的铂用量为1g, 则每辆燃料电池轿车的铂用量约为50g, 燃料电池客车的铂用量约为100g。
这不但导致燃料电池的成本居高不下,而且地球上稀缺的铂资源也无法满足大规模车用燃料电池商业化的需求。
1.3.2 PEMFC的寿命在车用工况下运行的燃料电池通常要经历频繁变载工况,电池会经常经历在0.4~1.0 V 之间的电位变化,这对于电催化剂是一个严峻的考验,容易造成电催化剂的聚集与流失。
同时在车用工况下操作条件的变化会引起电池温度与湿度的变化,也会加速电催化剂的老化,氧化剂与燃料气中的杂质(如空气中的硫化物、重整气中的CO)对电催化剂具有毒化作用,使得催化剂因杂质占据活性位而失活。
另外,目前的电催化剂在低温下的反应动力学速度缓慢,在0 ℃以下低温环境中启动燃料电池时,需要提高燃料电池电催化剂在低温下的活性。
由于受动态工况、频繁启停、怠速与零度以下储存和启停等因素的影响, 目前电池堆的寿命与商业化要求相比还有差距。
1.3.3 燃料问题PEMFC的燃料来源是燃料电池车实用化过程中一个不容忽视的问题。
目前,如何在燃料电池车上贮存氢燃料仍然是一个亟待解决的问题。
燃料电池车上氢气贮存主要有以下几种方式:贮存气态或液态纯氢气;利用特殊的合金材料贮存;在车上直接完成甲醇转化为氢气的过程。
但究竟哪种方式更好目前还不能定论,因为每一种形式都有其利弊。
而现在采用的高压储氢罐的方法有很多缺点,比如储氢密度小、氢气基础设施建设费用昂贵,难以实现产业化等问题。
针对以上问题,近几年质子交换膜燃料电池的研究工作主要体现在以下几个方面:通过电催化剂载体的改进提高电催化剂的抗衰减能力;通过组分结构调整与制备方法改进来提高催化活性与利用率;研究抗毒、高稳定性催化剂;通过有序化膜电极降低膜电极上的铂载量;研究低Pt催化剂、非Pt催化剂,开发碱性聚合物膜,以期降低燃料电池中贵金属催化剂的担载量。
2燃料电池——有前途的分布式发电技术2.1. 燃料电池作为分布式发电技术的发展历史背景目前全世界的供电系统都是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。
全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电。
但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高,大电网由于自身的缺陷其单一供电已不能满足这种要求。
(1)大型互联电力系统中,局部事故极易扩散。
由于大电网中任何一点的故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响,严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃,造成灾难性后果,这样的事故在2003年美加事故大停电中就有发生;而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏,严重时将危害国家的安全,如科索沃战争和海湾战争等。
(2)集中式大电网还不能灵活跟踪电力负荷的变化,而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的,经济效益也非常低。
随着负荷峰谷差的不断增大,电网的负荷率正逐年下降,发输电设施的利用率都有下降的趋势。
(3)大电网的发展不能满足对环保和需求的限制。
由于以上几个方面的原因,世界许多能源、电力专家公认为大电网与分布式发电(Distributed Generation,简称DG)相结合是能够节省投资,降低能耗,提高系统安全性和灵活性的主要方法,是21世纪电力工业的发展方向。
燃料电池发电就是把化学反应的化学能直接转化为电能的。
燃料电池分布式发电最大的优势是高效、洁净,其效率可达40%~65%,热电联供或与其它技术结合时其效率会更高,这种技术的发电产物一般只有水,无污染。
经研究开发,目前燃料电池性能已经大大改进,成本也显著降低,正处于商业化示范阶段。
相比于多变性和间歇性的风能,太阳能等可再生能源发电技术,它具有更高的稳定性。
燃料电池在分布式发电领域的应用已经锁定了世界能源市场的各个部分。
2.2 分布式发电的特点及其优势分布式发电包括燃料电池,小型燃气轮机,燃气轮机与燃料电池的混合装置及风力发电,太阳能发电等。
由于靠近用户提高了服务的可靠性和电力质量。
技术的发展,公共环境政策和电力市场的扩大等因素的共同作用使得分布式发电成为新世纪重要的能源选择。
通过分布式发电和集中供电系统的配合应用有以下优点:(1)分布式发电系统中各电站相互独立,用户由于可以自行控制,不会发生大规模停电事故,所以安全可靠性比较高;(2)分布式发电可以弥补大电网安全稳定性的不足,在意外灾害发生时继续供电,已成为集中供电方式不可缺少的重要补充;(3)可对区域电力的质量和性能进行实时监控,非常适合向农村、牧区、山区,发展中的中、小城市或商业区的居民供电,可大大减小环保压力;(4)分布式发电的输配电损耗很低,甚至没有,无需建配电站,可降低或避免附加的输配电成本,同时土建和安装成本低;(5)可以满足特殊场合的需求,如用于重要集会或庆典的(处于热备用状态的)移动分散式发电车;(6)调峰性能好,操作简单,由于参与运行的系统少,启停快速,便于实现全自动。
2.3 各种燃料电池发电技术的对比燃料电池电站不同于燃料电池汽车,没有频繁启动问题,目前处于商业示范化阶段的燃料电池技术主要是以下四种:磷酸燃料电池(PAFC),质子交换膜燃料电池(PEMFC),固体氧化物燃料电池(SOFC),熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。
这四种燃料电池用作分布式电站发电的优缺点及适用场合如下表所示:表2 燃料电池发电技术比较燃料电池技术优点缺点适用范围PAFC 启动快速、设计简单,磷酸燃料电池电站在技术上发展比较成熟,效率仅能达到45%,若计入回热可达到80%-90%需要贵金属做电催化剂;燃料必须外重整;燃料气中含有CO会造成污染,成本高,用作大容量集中发电站较困难适用于规模为500kW 到几兆瓦的商用市场。
如饭店、医院、学校等场所。
PEMFC 电流密度和比功率较高,寿命长、运行可靠,重量轻、体积小余热温度较低,热品质较低,回收利用率较低,综合发电效率低,且产生的CO会造成污染运输动力、便携式电源及家用型发电机(目前研究HT-PEMFC可解决电站发电技术些问题)MCFC 不需要昂贵的催化剂,可以内部重整,产生的CO不会造成污染,可提供高品质的废热,余热的温度较高,可组成燃气-蒸气联合循环MCFC 的功率密度低,因此重量大、占地面积大,存在液态电解质的管理问题MCFC 可用于大型固定式、工业应用以及需要高品质废热的场合SOFC 避免电解质蒸发和电池材料的腐蚀问题,延长了电池使用寿命。