堿性燃料電池

質(zhì)子交換膜燃料電池

磷酸燃料電池

熔融碳酸鹽燃料電池

固體氧化物燃料電池SOFC

直接甲醇燃料電池

• 1、甲醇重整制氫燃料電池（Reformed Methanol Fuel Cell，RMFC）是一種以甲醇生成的富氫重整氣作為燃料的燃料電池系統(tǒng)，通常由甲醇重整系統(tǒng)與質(zhì)子交換膜燃料電池電堆組成。不同于直接甲醇燃料電池，在這里甲醇經(jīng)過(guò)一次轉(zhuǎn)化生成氫氣，氫氣再進(jìn)入質(zhì)子交換膜燃料電池電堆發(fā)電。該架構(gòu)利用了氫質(zhì)子膜燃料電池電堆的高功率密度、高能效特點(diǎn)；同時(shí)，采用甲醇作為燃料電池輸入能源，氫氣即產(chǎn)即用，避免了氫氣儲(chǔ)存中的高壓危險(xiǎn)、運(yùn)輸中的效率低下及使用成本高等問(wèn)題。與直接甲醇燃料電池相比，其能夠滿足大功率使用要求，彌補(bǔ)了DMFC功率低（很難達(dá)到1kW以上）的問(wèn)題。因此，預(yù)計(jì)甲醇重整制氫燃料電池將會(huì)成為未來(lái)主流的燃料電池技術(shù)之一。主要優(yōu)點(diǎn)：1. 甲醇轉(zhuǎn)化率與利用率高，以甲醇高熱值計(jì)算，整系統(tǒng)能效可達(dá)46%。2. 直接采用甲醇作為燃料，可利用現(xiàn)有的汽柴油加注系統(tǒng)完成甲醇分銷(xiāo)加注，無(wú)需昂貴的加氫站，避免了氫氣儲(chǔ)運(yùn)中低效與安全問(wèn)題。3. 輸出電流密度可以媲美純氫燃料電池。主要缺點(diǎn)：1. 系統(tǒng)復(fù)雜度增加，增加了系統(tǒng)體積與重量。2. 需要額外的控制系統(tǒng)完成動(dòng)態(tài)調(diào)控。
• 2、堿性燃料電池(alkaline fuel cell，AFC)采用如KOH、NaOH之類的強(qiáng)堿性溶液作電解質(zhì)，傳導(dǎo)電極之間的離子，由于電解液為堿性，與PEMFC不同的是在電介質(zhì)內(nèi)部傳輸?shù)碾x子導(dǎo)體為氫氧離子OH- 堿性燃料電池(AFC)是最早進(jìn)入實(shí)用階段的燃料電池之一，也是最早用于車(chē)輛的燃料電池。1959年驅(qū)動(dòng)叉車(chē)的培根(Bacon)型中溫、中壓氫氧燃料電池就是AFC。可以說(shuō)，AFC是目前技術(shù)最成熟的燃料電池之一。主要優(yōu)點(diǎn)1. 堿性燃料電池可以在一個(gè)寬溫度(80～230℃)和壓力[(2.2-45)×105Pa范圍內(nèi)運(yùn)行2. 堿性燃料電池具有較高的效率(50%～55%)3. 性能可靠，可用非貴金屬作催化劑，是燃料電池中生產(chǎn)成本最低的一種電池4. 通過(guò)電解液完全的循環(huán)，電解液被用作冷卻介質(zhì)，易于熱管理主要缺點(diǎn)1. 電解液易受二氧化碳的毒化，不適合大氣環(huán)境使用2. 循環(huán)電解液的利用，增加了泄漏的風(fēng)險(xiǎn)
• 3、質(zhì)子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell， PEMFC）是一種以質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)層的燃料電池，其單電池由陽(yáng)極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，常以氫氣作為燃料，空氣或氧氣作為氧化劑，是目前常見(jiàn)的燃料電池技術(shù)。在陽(yáng)極發(fā)生氫氣氧化生成質(zhì)子與電子，陰極為氧氣還原的場(chǎng)所，質(zhì)子交換膜僅傳遞質(zhì)子，而氫氣所失去的電子則從導(dǎo)線通過(guò)形成電流，進(jìn)行發(fā)電。主要優(yōu)點(diǎn)：1. 能效高，功率密度大2. 可在室溫下快速啟動(dòng)3. 可作為移動(dòng)電源使用4. 運(yùn)行安靜、污染排放低主要缺點(diǎn):1. 易一氧化碳(CO)中毒2. 存在氫氣來(lái)源及儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題
• 4、磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC）是以濃磷酸為電解質(zhì)，以貴金屬催化的氣體擴(kuò)散電極為正、負(fù)電極的中溫型燃料電池。可以在150～220℃工作。具有電解質(zhì)穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽(yáng)極催化劑不易被CO毒化等優(yōu)點(diǎn)，是一種接近商品化的民用燃料電池主要優(yōu)點(diǎn)：1. 不易被CO毒化2. 技術(shù)成熟主要缺點(diǎn)：1. 冷啟動(dòng)時(shí)間久2. 不適合中小型移動(dòng)電源，僅適合固定式發(fā)電站
• 5、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽(yáng)極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。其電解質(zhì)是熔融態(tài)碳酸鹽。MCFC屬高溫電池，工作溫度650~700℃。主要優(yōu)點(diǎn)：1. 非貴金屬催化劑2. 高品位余熱可用于熱電聯(lián)供主要缺點(diǎn)：1. 二氧化碳(CO2)必須再循環(huán)2. 電解質(zhì)具有腐蝕性3. 材料昂貴
• 6、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。被普遍認(rèn)為是在未來(lái)會(huì)與質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)一樣得到廣泛普及應(yīng)用的一種燃料電池。主要優(yōu)點(diǎn)：1. 催化劑為非貴金屬2. 高品位余熱可用于熱電聯(lián)供3. 較高功率密度主要缺點(diǎn)：1. 啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，因操作溫度在650～1000℃，為保護(hù)電池組件，升溫速率不能太快，5-10℃每分鐘升溫，啟動(dòng)時(shí)間在65分鐘至200分鐘2. 常用電極材料含貴金屬、稀土元素，導(dǎo)致原料成本高3. 固體氧化物燃料電池在高溫運(yùn)行下的壽命仍需考證
• 7、直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）中的一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來(lái)源，而不需通過(guò)甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電。相較于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC) ，直接甲醇燃料電池 (DMFC) 具備低溫快速啟動(dòng)、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性。這使得直接甲醇燃料電池 (DMFC)可能成為未來(lái)便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。主要優(yōu)點(diǎn)：1. 直接甲醇燃料電池期望工作溫度為120℃以下，其效率為40%左右2. 無(wú)重整、轉(zhuǎn)化裝置，體積小、質(zhì)量輕、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、燃料豐富、價(jià)格低廉、儲(chǔ)存方便主要缺點(diǎn)：1. 存在甲醇滲透問(wèn)題2. 與氫燃料電池相比，其電流密度低、使用壽命短