燃料电池系统介绍20190109

燃料电池发电系统的构成燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的装置，它是一种新型的清洁能源技术，被广泛应用于能源领域。

燃料电池发电系统由多个组件组成，包括燃料电池堆、燃料供应系统、氧气供应系统、冷却系统、电子控制系统等。

下面将详细介绍燃料电池发电系统的构成。

首先是燃料电池堆，它是燃料电池发电系统的核心组件。

燃料电池堆由多个单个的燃料电池单元组成，每个单元由阳极、阴极、电解质层和电极板组成。

燃料电池堆的工作原理是通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。

在阳极，氢气被分解成质子和电子，质子穿过电解质层进入阴极，电子则通过外部电路流向阴极，形成电流。

在阴极，氧气与质子和电子结合形成水。

不同类型的燃料电池堆有不同的工作原理，如聚合物电解质膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。

其次是燃料供应系统，它负责提供燃料给燃料电池堆。

燃料电池堆通常使用氢气作为燃料，燃料供应系统的主要任务是将氢气从储氢罐中输送到燃料电池堆。

燃料供应系统通常由氢气储罐、氢气输送管道、氢气调节器等组成。

氢气储罐通常采用高压储氢技术，将氢气储存在高压容器中，以提供足够的氢气供给。

氢气输送管道负责将氢气从储罐输送到燃料电池堆，氢气调节器则控制氢气的流量，以满足燃料电池堆的需求。

第三是氧气供应系统，它负责提供氧气给燃料电池堆。

燃料电池堆通常使用空气中的氧气作为氧化剂，氧气供应系统的主要任务是将空气中的氧气输送到燃料电池堆。

氧气供应系统通常由氧气输送管道、氧气过滤器和氧气循环风扇等组成。

氧气输送管道负责将空气中的氧气输送到燃料电池堆，氧气过滤器则过滤空气中的杂质，以保证氧气的纯度。

氧气循环风扇则负责将氧气循环送回燃料电池堆，以提高氧气的利用效率。

第四是冷却系统，它负责控制燃料电池堆的温度。

燃料电池的工作温度通常在60℃至90℃之间，过高或过低的温度都会影响燃料电池的性能和寿命。

冷却系统通常由冷却剂循环管道、冷却剂循环泵和冷却器等组成。

冷却剂循环管道负责将冷却剂循环送到燃料电池堆，冷却剂循环泵则负责循环冷却剂，以控制燃料电池堆的温度。

燃料电池燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。

它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电"而是一个“发电厂"。

能源的创造和消费已经成为当今世界不可或缺的根本要素。

通过能源的生产和利用，人们的衣食住行等需求得到了满足，并极大的提高了现代社会的生活质量，推动了现代技术的快速开展。

当前，一方面我们的家居、办公和生产等所需要的大局部能源均来自化石燃料，而一方面，化石燃料的使用在造就人类文明飞速开展的同时，也造成了很大的环境问题，这些环境问题反过来成为了制约人类社会进步开展的羁绊。

此外，人类对化石燃料的无序开采和低效使用与化石燃料储量的有限产生了矛盾，如果不能及时的寻找新的可替代能源，人类在用尽化石燃料后，将面临无能源可用的危机。

幸运的是，近年来出现的一些新的能源生产技术为解决上述问题提供了可能，这些技术包括核能技术、氢能源及燃料电池技术、太阳能技术、风能和生物能技术等。

其中，以燃料电池技术为代表的氢能源受到国内外专家学者和政府机构越来越多的青睐，燃料电池技术被认为是21世纪首选的清洁高效的发电技术，美国把燃料电池技术列为仅次于基因组方案和超级材料后的第三项重要技术加以支持。

燃料电池的原理最早是由WilliamGrove在1839年提出，20世纪50年代培根(Bacon)做了一些先驱性的工作；二十世纪六十年代由通用电气公司开发的质子交换膜燃料电池被美国宇航局用于“双子星座〞航天器的动力源。

随着上世纪80年代中期电池材料和制备技术的突破性进展，使燃料电池的性能大幅度提高，本钱大大降低，民用性和实用化前景较为看好。

而质子交换膜燃料电池发电过程中只产生水作为排放物，其越来越受到电动汽车行业的重视。

美国通用公司、戴姆勒克莱斯勒公司、福特公司和本田公司，德国尼奥普兰汽车公司，日本的丰田公司及瑞典的斯堪尼亚汽车公司等相继研发出了实用的以PEMFC为电源驱动的公共汽车和混合燃料电池车。

燃料电池发电系统的构成燃料电池发电系统是一种新型的能源转化技术，它可以将化学能转化为电能，并能够实现零排放。

这种技术在可再生能源方面具有巨大的潜力，因为它可以使用可再生能源作为燃料，包括太阳能、风能、水能和生物质资源等。

燃料电池发电系统由多个组件组成，以下是详细的介绍。

1. 燃料电池堆燃料电池堆是燃料电池发电系统的核心组件。

它由多个单元组成，每个单元内部有两个电极，分别为负极（阴极）和正极（阳极）。

这些电极通过电解质分离，从而使得电子从负极流向正极，同时在正极处氧气与氢气化合生成水和热能。

这种化学反应产生的电能可以被用来驱动电动机、电池存储或直接供电。

燃料电池堆有多种类型，常见的有质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池和固体氧化物燃料电池等。

2. 燃料处理器燃料处理器是燃料电池发电系统的另一个核心组件。

它的主要作用是将燃料转化为燃料电池堆可以利用的氢气。

不同种类的燃料需要不同的处理器，例如，乙醇需要使用蒸汽重整器，天然气需要使用蒸汽甲烷重整器等。

处理器通常包括多个步骤，例如，脱硫、重整、燃料气净化等。

燃料处理器的性能需要与燃料电池堆的性能匹配，这样可以确保燃料气的质量和稳定性。

3. 储氢器储氢器的作用是存储氢气，为燃料电池堆提供氢气供应。

储氢器的种类包括压力容器、液态储氢器和吸附式储氢器等。

压力容器是最简单的储氢器，它可以存储氢气压缩到高压力的气体中。

液态储氢器可以存储氢气封闭在低温下的液态中。

吸附式储氢器是一种新型的储氢器，它使用发泡材料的微孔和纳米材料的吸附作用来存储氢气。

储氢器的性能受到很多因素的影响，例如，体积、重量、成本、安全性等。

4. 电子负载电子负载是指燃料电池发电系统中使用电能的设备。

它们可以是电动机、发电机、电池存储器或直接连接到电网等。

与普通电池不同，燃料电池发电系统的电流和电压较低，需要使用适当的电子负载来确保系统稳定性和效率。

5. 控制器控制器是燃料电池发电系统的重要组件之一。

燃料电池系统工作原理燃料电池系统是一种将化学能直接转换为电能的装置，它通过利用氢气和氧气的化学反应来产生电力。

燃料电池系统由燃料电池堆、氢气和氧气供应系统、电化学负载和控制系统组成。

下面将详细介绍燃料电池系统的工作原理。

我们来了解燃料电池堆的结构。

燃料电池堆由多个燃料电池单元组成，每个单元包括质子交换膜（PEM）、阳极、阴极和电解质。

质子交换膜是燃料电池堆的核心部分，它具有良好的质子传导性能，同时阻挡氢气和氧气之间的电子流动，确保电子通过外部电路流动以产生电能。

燃料电池系统的工作过程如下：首先，氢气从氢气供应系统进入阳极侧，氧气从氧气供应系统进入阴极侧。

在阳极侧，氢气分子被氧化成质子和电子。

质子可以通过质子交换膜传导到阴极侧，而电子则通过外部电路流动到阴极侧，这就产生了电流。

在阴极侧，氧气与质子和电子发生还原反应，生成水。

这个过程中释放出的能量被转化为电能，同时产生的水蒸气通过排气系统排出。

整个反应过程可以用如下方程式表示：2H2 + O2 → 2H2O这个方程式说明了氢气和氧气在燃料电池堆中的化学反应过程，氢气和氧气通过质子交换膜在阳极和阴极之间发生化学反应，最终生成水和电能。

燃料电池系统还包括氢气和氧气供应系统。

氢气供应系统负责储存和输送氢气到燃料电池堆的阳极侧，而氧气供应系统则负责将氧气输送到阴极侧。

为了确保燃料电池系统的安全性和稳定性，供氢系统和供氧系统需要具备高压、高纯度和自动控制等特点。

除了燃料电池堆和氢气、氧气供应系统，电化学负载也是燃料电池系统的重要组成部分。

电化学负载可以是电动机、发电机或储能装置等，它们通过连接到燃料电池系统的外部电路，可以利用燃料电池产生的电能进行工作或储存。

燃料电池系统还需要一个精确的控制系统来监测和调节燃料电池的工作状态。

控制系统可以根据电化学负载的需求，调整氢气和氧气的供应量，以保持燃料电池系统的稳定工作。

总结起来，燃料电池系统通过利用氢气和氧气的化学反应产生电能。

燃料电池控制系统部件概述—基于电化学的能量守恒系统目录燃料电池简介质子交换膜PEM工作机理: 膜与催化剂 流场流道的压力管理：气体流体扩散 电堆的热管理：湿度温度控制输出电源管理：电压电流匹配燃料电池简介燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

燃料电池不是“电池”，“Cell”不是“Battery”。

燃料电池是通过“燃料”（=“碳/氢”等单一形态，或组合形态）与“氧化剂”（=“纯氧/空气中的氧气”）在“反应单元”（=“Cell”)内，将“化学能”变成“电能”的“发电装置”。

陈刚对“燃料电池”的新汉语定义：“碳氢电化学发电机”燃料电池简介“发电”即“电力的产生”=“电子的迁移”伴随着“电子的迁移”，必然会有相应的“离子”的运动。

依据“离子迁移”中离子类型的不同，“碳氢电化学发电机”=“燃料电池可以分为以下几类”：1.质子H+，或氢离子，质子交换膜PEM（最常见的）2.氢氧根OH-，碱性燃料电池AFC（最早用于太空，历史最久）3.碳酸根CO3-，熔盐型MCFC4.氧离子O2-，固体氧化物SOFC此外，常见的直接甲醇燃料电池DMFC，有酸性（类似PEM）和碱性环境（类似AFC），PAFC（磷酸型）类似PEM。

燃料电池简介图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介燃料电池简介燃料电池简介图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介最有名的“燃料电池”汽车：丰田公司Mirai：未来图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介最有名的“燃料电池”汽车：Mirai：未来图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介最有名的“燃料电池”汽车：Mirai：未来图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介燃料电池简介图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者燃料电池简介膜电极双极板密封件电堆质子膜扩散层催化剂氢气供应氧气供应热能电能泵，阀冷却介质热交换器储氢装置阀，计量氢回收水管理氢制备鼓风机，过滤系统系统检测系统控制燃料电池简介图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEM图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEMMembrane Electrode Assembly 图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEM图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEM图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEM图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEMNafion的分子式结构是基于四氟乙烯的人工合成的,具有离子交换特性膜四氟乙烯特氟龙图片来自网络，未联络作者授权，商业用途，请联系原作者质子交换膜PEM全氟磺酸膜是目前应用在燃料电池上最广泛的一种质子交换膜。

燃料电池系统的组成和工作原理今天来聊聊燃料电池系统的组成和工作原理的事儿。

你们想啊，就像我们平时用手机得充电一样，要是有一种东西能一直给手机供电，多方便呀。

燃料电池就有点这意思。

其实，燃料电池并不像咱们一般说的电池，它更像是一个发电小工厂。

先来说说燃料电池系统的组成吧。

燃料电池系统主要有电极、电解质和催化剂这些部分。

电极就好比是这个小工厂的大门，燃料和氧化剂得从这儿进去，反应产生的东西也从这儿出来。

一个是阳极，一个是阴极，就好像进出的两道门。

电解质呢，就像工厂里的传送带，它能让一些特殊的小粒子在电极之间传递，保证这个“生产流程”顺利进行。

催化剂可就重要了，它就像是工厂里那个神奇的小助手，能让本来反应很慢的东西，快速发生反应。

比如说像铂这种金属，就是很好的催化剂，就像厨房里的调味料，虽然放得不多，但是没有它，菜的味道就完全不一样。

现在咱们说到这工作原理了。

从本质上讲，是燃料和氧化剂发生化学反应产生电能。

打个比方吧，想象一下燃料是一堆木柴，氧化剂是满满的氧气，当它们相遇的时候就会燃烧发光发热，这里的热就相当于要转化成的电能。

不过呢，在燃料电池里这个过程比较“特殊”。

以氢燃料电池为例，氢气在阳极这个大门被催化后分解成氢离子和电子，氢离子就像一个个听话的小蚂蚁，沿着电解质这个传送带跑到阴极那边。

而电子呢，它们走不了这个“传送带”，那就只能从外部的电路跑过去，这个电子移动的过程就是形成电流啦，就像水流一样，电流也是从高电位的地方流向低电位的地方，这就给外面的用电器供电了。

等氢离子和电子都到了阴极这边后呢，又和那边的氧气结合，就像氢气和氧气在一个特殊的小空间里约好了见面重逢一样，又变成水排出去了。

老实说，我一开始也不明白为啥燃料电池里的反应这么神奇，但是慢慢学习后发现，这里面的原理还真是充满智慧。

有意思的是，燃料电池有好多实际应用的地方呢。

比如说在新能源汽车上，燃料电池就能够让汽车跑起来，而且排放物只有水，很环保。

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