关于燃料电池发电技术调研报告
孔宪文1,桂敏言1,冯玉全2
1.辽宁电力科学研究院,辽宁 沈阳 110006;2. 辽宁省电力有限公司,辽宁 沈
阳110006)
摘要:本文概述了燃料电池的工作特点和原理,介绍了发电系统的组成,国内外
的研究现状,对我国应用燃料电池发电的资源条件进行了评估,展望了这一技术
在电力系统的应用前景,将对电力系统产生的重要影响,它将使传统的电力系统
产生重大的变革,它会使电力系统更加安全,经济.最后提出了发展燃料电池发
电的具体建议.
关键词:燃料电池 发电 电网 调峰
1.引言
能源是经济发展的基础,没有能源工业的发展就没有现代文明.人类为了更
有效地利用能源一直在进行着不懈的努力.历史上利用能源的方式有过多次革命
性的变革,从原始的蒸汽机到汽轮机,高压汽轮机,内燃机,燃气轮机,每一次
能源利用方式的变革都极大地推进了现代文明的发展.
随着现代文明的发展,人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病.一
是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能,受
卡诺循环及现代材料的限制,在机端所获得的效率只有33~35%,一半以上的能
量白白地损失掉了;二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量
的废水,废气,废渣,废热和噪声的污染.对于发电行业来说,虽然采用的技术
在不断地升级,如开发出了超高压,超临界,超超临界机组,开发出了流化床燃
烧和整体气化联合循环发电技术,但这种努力的结果是:机组规模巨大,超高压
远距离输电,投资上升,到用户的综合能源效率仍然只有35%左右,大规模的污
染仍然没有得到根本解决.多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率
又不污染环境的能源利用方式.这就是燃料电池发电技术.
1839年英国的Grove发明了燃料电池,并用这种以铂黑为电极催化剂的简
单的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯.1889年Mood和Langer首先采
用了燃料电池这一名称,并获得200mA/m2电流密度.由于发电机和电极过程动
力学的研究未能跟上,燃料电池的研究直到20世纪50年代才有了实质性的进展,
英国剑桥大学的Bacon用高压氢氧制成了具有实用功率水平的燃料电池.60年
代,这种电池成功地应用于阿波罗(Appollo)登月飞船.从60年代开始,氢氧燃
料电池广泛应用于宇航领域,同时,兆瓦级的磷酸燃料电池也研制成功.从80
年代开始,各种小功率电池在宇航,军事,交通等各个领域中得到应用.
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能,直接转化为电能的装
置.当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电.依
据电解质的不同,燃料电池分为碱性燃料电池(AFC),磷酸型燃料电池(PAFC),
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料
电池(PEMFC)等.燃料电池不受卡诺循环限制,能量转换效率高,洁净,无污
染,噪声低,模块结构,积木性强,比功率高,既可以集中供电,也适合分散供
电.
大型电站,火力发电由于机组的规模足够大才能获得令人满意的效率,但装

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