燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如果保證源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時(shí),它就可以連續(xù)發(fā)電。依據(jù)電解質(zhì)的不同,可將燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)等。
燃料電池具有的優(yōu)點(diǎn)是:能量轉(zhuǎn)換效率高;潔凈、無(wú)污染、噪聲低;模塊結(jié)構(gòu)、積木性強(qiáng),比功率高。既可以集中供電,也適合分散供電;高溫型燃料電池可實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供。
氧是燃料電池中常用的氧化劑,它能很方便地從空氣中獲取。氫氣是燃料電池常用的燃料氣,可以從石油、天然氣、甲醇、烴類或煤等通用燃料中轉(zhuǎn)化而得。生物質(zhì)能也是氫的重要來(lái)源,如:細(xì)菌制氫、發(fā)酵制氫及沼氣回收等。工業(yè)副產(chǎn)品氫也是燃料電池獲得燃料的有效途徑。除氫氣之外,還有一些氣體如CO也可作為MCFC與SOFC的燃料。
隨著燃料電池技術(shù)的逐步成熟,燃料電池汽車的開(kāi)發(fā)應(yīng)用也為世人矚目,目前已走出實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)始其商業(yè)化進(jìn)程。燃料電池汽車具有低排放、燃料多樣化、高性能等優(yōu)點(diǎn)。其動(dòng)力裝置包括一個(gè)容納氫或含氫燃料的貯存箱、燃料 — 電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電動(dòng)馬達(dá)、電池、超高速離心器等。如果不直接采用氫做燃料,則大部分的燃料電池都需要一個(gè)將燃料轉(zhuǎn)換為氫的轉(zhuǎn)化裝置。目前大多數(shù)燃料電池汽車開(kāi)發(fā)商的注意力集中在甲醇上,首先是因?yàn)榧状紒?lái)源廣泛,使用方便,其次是甲醇含碳比汽油和柴油少,更易于轉(zhuǎn)化,效率更高,約為80%。而且,使用甲醇二氧化碳排放較少,甲醇的生產(chǎn)可來(lái)自再生能源(如生物質(zhì)能),這都更有利于環(huán)保。
總之,燃料電池將是21世紀(jì)最有競(jìng)爭(zhēng)力的全新的高效、清潔發(fā)電方式,在潔凈煤燃料電池電站、燃料電池汽車、移動(dòng)電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面,有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。