燃料電池,是一種主要通過氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng),把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電池。豐田燃料電池車上市腳步漸近,把燃料電池技術(shù)的應(yīng)用再次帶進(jìn)人們的視野。
燃料電池有多種類型,但是它們都有相同的工作模式。它們主要由三個(gè)相鄰區(qū)段組成:陽極、電解質(zhì)和陰極。兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在三個(gè)不同區(qū)段的接口之間。兩種反應(yīng)的凈結(jié)果是燃料的消耗、水或二氧化碳的產(chǎn)生,和電流的產(chǎn)生,可以直接用于電力設(shè)備。
燃料電池按燃料類型可分為直接型、間接型和再生型;按電解質(zhì)種類又可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸鹽型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)、固體氧化物型燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。
20多年來,燃料電池經(jīng)歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段,燃料電池的研究和應(yīng)用正以極快的速度在發(fā)展。在所有燃料電池中,堿性燃料電池(AFC)發(fā)展速度最快,主要為空間任務(wù),包括航天飛機(jī)提供動力和飲用水;質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應(yīng)用;磷酸燃料電池(PAFC)作為中型電源應(yīng)用進(jìn)入了商業(yè)化階段,是民用燃料電池的首選;熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)也已完成工業(yè)試驗(yàn)階段;起步較晚的固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)作為發(fā)電領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的燃料電池,是未來大規(guī)模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對象,100kW管式SOFC電站已經(jīng)在荷蘭運(yùn)行,Siemens和三菱重工都進(jìn)行了SOFC發(fā)電系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。相比之下,SOFC、MCFC和PEMFC會是最有前景的技術(shù)路線。