燃料电池――新型的清洁煤发电技术

　　（内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特成的联合运行发电厂的生产过程，阐明了开发燃料电池发电技术的深远意义。

　　21世纪的燃煤发电技术除要求尽可能高的能量转换效率尽可能低的粉尘、SOx和NOx排放及经济上有竞争力之外从全球的环境问题考虑少温室气体特别是CO2的排放也是人们关注的一个重点。

　　燃料电池是一种能将燃料化学能直接转换为电能的发电设备。早在150年前科学家Grove就在电解水的逆过程进行燃料电池的初步实验，真正系统地研究始于20世纪30年代。20世纪60年代美国发射载人登月飞船的工作电源就是燃料电池，尽管这种航天用电池与目前商用发电的燃料电池不尽相同，但仍可看作是燃料电池进入实用阶段的标志。现在燃料电池发电技术受到世界上许多国家的重视，美国、曰本等发展更为迅速，MW、4.5MW、1MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，各种等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成。以煤为燃料的高效率和低CO2排放的燃料电池发电技术是21世纪最有潜力，也是最有希望的一种煤基发电技术，它有可能是继IGCC和PFBC等联合循环之后的最有前途的一种清洁煤发电技术。

　　1燃料电池的工作原理燃料电池的工作原理和普通电池一样，是将物质的化学能直接转化为电能。在普通的电池中用来提供化学键能的物质在使用一定时期以后，要幺进行充电继续使用要幺废弃，但燃料电池只要向电极供给“燃料”和氧化剂，就可能连续地进行由化学键能向电能的直接转化。为燃料电池工作原理示意图。燃料电池由阳极和阴极组成在阳极和阴极之间为导离子的电解质，根据电解质的不同而分为不同的类型。燃料电池的燃料通常是氏和CO氧化剂则可用空气或氧气。燃料供入燃料电池的阴极氧化剂则供入阳极阳极和阴极都是用多孔的材料制成，可使燃料和氧化剂进行充分接触。在阴极燃料气体被氪氧化物、氧化物和来自电解质的碳酸盐离子所氧化而生成H2O、CO2，并产生电子，如果在阳极和阴极之间用导线连接测电子就会从阴极流向阳极。在阳极氧化剂被来自阴极的电子离子化生成氪氧化物、氧化物或碳酸盐离子。这些离子通过电解质由阳极流向阴极从而形成了回路电流。

　　负载电缆氧化剂d ~燃料气电解质燃料电池的基本结构和工作原理由于燃料电池所进行的化学反应是可逆的，因而和常规的发电系统，如凝汽式发电的朗肯循环不同，其化学键能向电能的转换效率不受卡诺循环效率的限制，在理论上可以达到非常高的能量转换效率。

　　2燃料电池的特点2.1污染低在燃料电池发电过程中，由于采取了脱硫和分离二氧化碳的措施无NOx生成运行时没有噪声。

　　毛健雄等。煤的清洁燃烧。科学出版社，1998.熊一权。燃料电池发电技术。中国电力，1998编辑王金丽f欢迎订阅欢迎投稿）