燃料电池是一种利用氢气等燃料发电的装置。电解水会产生氢气和氧气,而燃料电池正是利用了其逆反应,即利用氢气等燃料与氧气反应来发电(反应生成水)。根据电解质的种类,燃料电池分成以下四类(常规工作温度(=电池温度)、常规燃料)。
※DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) 也是PEFC的一种。
※PEFC也称作PEM (Polymer Electrolyte Membrane)。
目前,MCFC的开发和商业化程度最高,而低温下易于处理的PEFC(部分商业化)和具有高效SOFC的开发备受关注。
■PEFC的优缺点
・低温下操作。
・启动时间相对较短。
・由于是高分子材料,零件易于成型且成本低廉。
・效率低于SOFC。(使用氢燃料时为45-55%)
・需注意过热。
・由于使用氢燃料,存在基础设施配套的问题(从城市燃气中制取氢气需要额外的重整器,而要应用到燃料电池汽车上,需要建设氢气站)。
・铂催化剂价格昂贵。
■SOFC的优缺点
・效率优于PEFC。(天然气+混合动力发电效率可达55-65%)
・废热可用于涡轮发电(混合发电)和热水供应。
・可以使用城市燃气(利用电池的废热进行改造),并可以直接利用现有的基础设施。
・不需要铂催化剂。
・高温下操作,热循环性能下降。
・零件材料仅限于陶瓷等材料,价格高昂,设计也受到限制。
・启动时间比较长。
同样是SOFC,所需的性能也各有不同。例如,工业用的大功率电池(几十到几百千瓦)启动后一般会持续运行,因此,只要能保证寿命长、效率高,即使启动时间较长、高温下运行也可以接受。而汽车APU需要开启或关闭开关,所以要求其具有较高的热循环性能(保持低温)、较短的启动时间和轻量化等。