燃料电池发电系统

第42卷中国电力科普园地固体氧化物燃料电池（SOFC ）与熔融碳酸盐燃料电池（MCFC ）相比，排气温度更高，有利于组织底部联合循环发电系统回收排气的余热。

SOFC 对燃气中杂质的容许值较高，更有利于与煤气化结合，以煤气做燃料电池的燃料，最后形成整体煤气化固体氧化物燃料电池（IG-SOFC ）发电系统。

IG-SOFC 发电系统中的煤气化过程与常规煤气化工艺不同，它所需的热量是由燃料电池的阴极排气提供，而不是由煤燃烧提供，避免了燃烧反应中的不可逆热损失，提高了煤气化效率。

该系统的煤气化工艺的另一个特点是在气化过程中吸收了CO 2，使煤气以H 2为主要成分，CO 和CH 4（甲烷）的含量较少。

气化产生的粗煤气进入煤气净化工艺，煤气中的粉尘和H 2S 等杂质被去除。

净化后的煤气在煤气预热器中被加热到900℃，送入SOFC 的阳极。

在SOFC 的阳极通道内，煤气中的CH 4被重整为H 2和CO ，CO 与水蒸汽发生变化反应，生成H 2和CO 2。

按目前的技术水平，SOFC 实际的燃料利用率最高只能达到85%。

SOFC 发电后，其阳极排气温度约为940℃，未反应的燃料在燃烧室中与贫氧的阴极排气燃烧，使反应温度提高，进入燃气轮机发电机，产生电能。

排气压力降至常压、温度为661℃后，进入余热锅炉，产生蒸汽。

余热锅炉的排气（温度约为92℃）再进入冷凝器，将排气中的水蒸汽凝结并分离，用泵增压后送回系统中循环使用。

固体氧化物燃料电池（SOFC ）发电系统示范工程（1）：Sulzer Hexis 公司的SOFC 系统Sulzer Hexis 公司长期以来一直在进行管式固体氧化物燃料电池（SOFC ）发电系统示范工程的开发与运行改进工作，使SOFC 发电系统的许多性能得到了很大的提高，具体指标已达到：（1）运行时间总计超过90kh ；（2）发电量达56MW ·h ；（3）标准电能输出功率为1kW ；（4）电池堆最大电能效率为35%等。

重塑科技220kw燃料电池系统产品说明书一、简介重塑科技一直致力于推动清洁能源技术的发展，特别是在燃料电池系统领域取得了突破性进展。

本产品说明书旨在全面介绍重塑科技研发的220kw燃料电池系统，为客户提供高质量的清洁能源解决方案。

二、技术规格1. 电池类型：高效质子交换膜燃料电池采用高效质子交换膜作为电解质，具有卓越的导电性能和稳定的工作特性，能够保证系统的高效运行。

2. 电池功率：220kw通过优化设计和先进控制技术，220kw燃料电池系统能够提供持续稳定的高功率输出，满足不同场景的能源需求。

3. 效率：超过60采用先进的催化剂和反应控制技术，220kw燃料电池系统的能量转化效率超过60，远高于传统燃料发动机。

4. 寿命：8000小时经过严格的实验验证和实地测试，220kw燃料电池系统能够实现长达8000小时的稳定运行，保证产品的可靠性和持久性。

三、产品特点1. 高能效：220kw燃料电池系统具有卓越的能量转化效率和低排放特性，能够帮助客户降低能源消耗和环境污染。

2. 多元化应用：产品支持多种能源输入方式，并且适用于各种交通工具、能源站和工业设备等多元化应用场景。

3. 智能控制：采用先进的智能控制系统，能够实现对能量输出和系统运行状态的精准控制，提高能源利用效率。

4. 可定制化：根据客户实际需求，我们提供定制化的解决方案，包括系统容量、接口适配和运行模式等多方面定制化服务。

四、市场应用1. 公共交通：220kw燃料电池系统可广泛应用于城市公交、地铁和电动客车等领域，为公共交通领域提供清洁高效的能源解决方案。

2. 物流运输：在货运卡车和物流配送行业，220kw燃料电池系统可为电动车辆提供稳定可靠的动力支持，推动物流运输行业的绿色转型。

3. 工业应用：220kw燃料电池系统也适用于工业设备、移动发电机组等领域，为工业生产提供清洁、可靠的能源供应。

五、个人观点作为一名科技领域的研究者和实践者，我对于重塑科技所研发的220kw燃料电池系统充满期待。

燃料电池dcac工作原理
燃料电池是一种利用化学能直接转化为电能的装置。

它的工作
原理涉及到化学反应和电化学过程。

燃料电池通常由阴极、阳极和
电解质层组成。

首先，让我们来看看燃料电池的直流交流工作原理。

燃料电池
内的化学反应产生电子。

这些电子会沿着外部电路流动，形成电流。

这就是所谓的直流电。

同时，化学反应还会产生离子。

这些离子穿
过电解质层，从而在阳极和阴极之间形成离子通道。

这种离子通道
的形成使得电子和离子的流动形成了一个闭合的电路，从而完成了
电化学过程。

在燃料电池中，氢气通常作为燃料，氧气（或空气中的氧气）
作为氧化剂。

在阳极，氢气发生氧化反应，释放出电子和离子。

电
子通过外部电路流向阴极，从而产生电流。

同时，离子穿过电解质
层到达阴极。

在阴极，氧气和电子以及离子结合，发生还原反应，
最终生成水。

这些反应的综合作用就产生了电能。

总的来说，燃料电池的工作原理涉及到氧化还原反应和离子传输，从而产生电能。

这种电能可以用于驱动电动汽车、发电等多种
应用。

燃料电池具有高效、清洁、环保等优点，因此在未来能源领域具有广阔的应用前景。

质子交换膜燃料电池系统设计质子交换膜燃料电池系统是一种功率调节设备，已广泛应用于电脑、医疗/生命维持系统、电信、工业控制等领域。

它的主要功能是持续以高质量的功率供给负载。

一个高性能燃料电池系统应该有一个线性和非线性负载的较低总谐波失真、效率高、可靠性好、突发电网故障和负载改变时的快速瞬态响应的净输出电压[1]。

伴随着个人电脑和互联网的普及，低容量燃料电池产品将在工业领域和国内市场进一步增长。

由于国际市场的高度竞争，许多先进的技术，例如更高的功率密度、更高的效率、智能化控制被应用在质子交换膜燃料电池系统中。

1质子交换膜燃料电池的工作原理质子交换膜燃料电池由一个负充电电极(阳极)、一个正充电电极(阴极)和一个电介质膜组成[2]。

氢气在阳极氧化，氧气在阴极还原。

质子通过电解质膜从阳极传送至阴极，电子经外部电路负载传送。

在阴极上，氧气与质子和电子发生反应，产生水和热。

原理图如图1所示，电极上的各化学反应如下：2燃料电池控制器的硬件设计硬件的设计首先必须满足系统的要求才能实现有效的控制。

由于燃料电池控制系统的组成比较复杂，采用单一的控制单元实现所有的功能存在连线复杂、控制单元负载率过高等缺点。

因而可以根据实现功能和安装位置的不同进行功能模块划分，实现分布式控制。

燃料电池控制器主要由以下几个部分组成[4]：燃料电池系统的主控制单元、燃料电池堆的电压检测单元、监控模块单元和显示模块。

主控制单元作为控制系统的核心，其主要功能是：接收其他功能模块的数据，对发电系统的工作状态做出判断，根据当前发电系统的工作参数控制其工作在最佳状态。

2.1主控芯片本次燃料电池控制系统采取PIC16F876A-I/SP作为主控芯片[5]，该芯片采用的是哈佛结构，其工作频率可达20MHz，片内具有8KB快速Flash程序存储器、368B数据存储器、256B EEPROM数据存储器。

其内部包含2个模拟比较器，3个计时器，5输入通道的10位模数转换器。

燃料由油与燃气轮机组成的一体化发电系统l 各种燃料电池发电技术综合比较目前，正在研究和进展的燃料电池要紧有碱件燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔触碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEFC)。

由于它们的电解质材料、电池结构和操作条件不同，使其性能各具特点，各有其适用的范畴。

(1)AFC：与其它燃料电池相比，AFC功率密度和比功率较高、性能可靠。

但它要以纯氢做燃料、纯氧做氧化剂，必须使用Pt、Au、Ag等贵金属做催化剂，价格昂贵。

电解质的腐蚀性严峻、寿命较短，这些特点决定了人AFC仅限于航天或军事应用，不适合于民用。

的存在。

这使得PAFC成为(2)PAFC：以磷酸做为电解质，可容许燃料气和空气中CO2最早在地面上应用或民用的燃料电池。

与AFC相比，它能够在180℃～210℃运行，燃料气和空气的处理系统大大简化，加压运行时，可组成热电联产。

然而，PAFC的发电效率目前仅能达到40％～45％(LHV)，它需要贵金属铂做电催化剂；燃料必须外重整；而且，燃料气中C0的浓度必须小于1％(175℃)～2％(200℃)，否那么会使催化剂中毒；酸性电解液的腐蚀作用，使PAFC的寿命难以超过40000小时。

PAFC目前的技术已成熟，产品也进入商业化，作为专门用户的分散式电源、现场可移动电源和备用电源，PAFC还有市场，但用作大容量集中发电站比较困难。

(3)MCFC：在历650℃～700℃运行，可采纳镍做电催化剂，而不必使用贵重金属；燃料可实现内重整，使发电效率提高，系统简化；CO可直截了当用作燃料；余热的温度较高，可组成燃气／蒸汽联合循环、使发电容量和发电效率进一步提高。

与SOFC相比，MCFC的优点是：操作温度较低，可使用价格较低的金属材料，电极、隔膜、双极板的制造工艺简单，循环系统；密封和组装的技术难度相对较小，大容量化容易，造价较低缺点是：必须配置C02S和CO小于O．5mg／kg；熔融碳酸盐具有腐蚀件，而且易挥发；肖SOFC相要求燃料气中H2比，寿命较短；组成联合循环发电的效率比SOFC低。

船舶应用燃料电池发电装置指南1. 简介船舶应用燃料电池发电装置（Fuel Cell Power Generation System, FCPGS）在船舶行业中的应用正逐渐增加。

本指南旨在提供关于燃料电池发电装置在船舶上的使用指导，包括技术原理、安装要求、操作维护和安全注意事项等。

2. 技术原理2.1 燃料电池发电原理燃料电池是通过将氢气与氧气反应产生电能的装置。

在船舶上，常用的燃料电池类型为质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）。

其工作原理是将氢气与氧气在质子交换膜上催化反应，释放出电子和水。

电子经过外部电路产生电能，而水则排出船舶。

2.2 燃料选择选择合适的燃料对燃料电池发电装置的性能至关重要。

在船舶上，常用的燃料包括氢气、天然气或甲醇等。

不同燃料的选择将影响燃料电池的效率、安全性和可靠性。

3. 安装要求3.1 安装位置燃料电池发电装置的安装位置应考虑到船舶的结构限制、操作和维护便利性以及安全要求。

一般来说，应尽量选择船舶的中心位置，以减少船舶的不平衡和倾斜风险。

3.2 通风和散热燃料电池发电装置产生的热量需要及时排出，以保持系统的正常运行温度。

因此，安装过程中需要考虑良好的通风和散热设备，防止过热导致系统故障。

3.3 燃料供应燃料电池发电装置需要稳定的燃料供应以保持其正常运行。

在安装过程中，应考虑船舶上的燃料供应设施以及船舶长期航行时的燃料补给计划。

4. 操作维护4.1 启动和关闭燃料电池发电装置的启动和关闭过程需要按照制造商提供的操作指南进行。

在启动过程中，应确保逐步增加负载以避免过大电流冲击。

关闭过程中，应先将负载逐步减小并断开外部电源。

4.2 定期检查定期检查燃料电池发电装置的运行状态非常重要，以预防潜在的故障。

检查内容包括燃料供应、氢气和氧气泄漏、组件磨损和电池堆状况等。

4.3 维护保养燃料电池发电装置的维护保养工作包括定期更换部件、清洁和校准等。

燃料电池系统与电网的调峰填谷协同技术研究在当前能源领域备受关注。

随着能源消费量的不断增加和电力需求的持续扩大，电网的负荷平衡和可再生能源的普及应用已成为我国能源发展的核心问题之一。

燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术，具有稳定可调、零排放、噪音低等优点，在电力系统中有着广阔的应用前景。

随着我国能源结构的不断优化，可再生能源占比逐渐增加，如风能、太阳能等清洁能源的大规模接入，也带来了电力系统中负荷的波动性增加。

燃料电池系统具有响应速度快、供电连续性好等特点，可以有效缓解电网对于负荷波动性的适应问题。

因此，研究燃料电池系统与电网的调峰填谷协同技术，对于提高电力系统的可靠性、经济性和环保性具有重要意义。

一方面，燃料电池系统可以灵活运行，实现电网负荷调峰的需求。

当电力系统需要在负荷高峰时段提供更多的功率时，燃料电池可以通过控制系统调整输出功率，满足电力系统的需求。

与传统火力发电厂相比，燃料电池具有更快的启动时间和调节响应速度，能够更好地适应电力系统瞬时负荷的变化。

此外，燃料电池还可以灵活运行在不同的负荷率下，实现对电网的调峰支持，提高电力系统的运行效率。

另一方面，燃料电池系统还可以与电网实现填谷协同运行。

在电力系统负荷低谷时段，燃料电池系统可以利用低价电力进行电解水制氢，将电能转化为氢能储存起来。

当电力系统负荷增加时，燃料电池可在需要时将储存的氢气通过燃料电池发电机组再次转化为电能输出，实现对电力系统的填谷支持。

通过这种方式，燃料电池系统能够实现对电力系统负荷波动的平滑处理，提高电力系统的调度灵活性和可靠性。

研究表明，燃料电池系统与电网的调峰填谷协同技术具有良好的经济性和环保性。

首先，燃料电池系统在运行过程中几乎没有污染物的排放，对环境影响较小，可有效改善城市空气质量。

其次，利用燃料电池系统实现电网的负荷调峰填谷，可以优化电力系统运行方式，减少高峰时段的用电需求，并通过合理调节电网负荷与清洁能源发电之间的协同运行，降低电力系统运行成本，提高电力系统的经济效益。