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">【摘要】燃料电池具有非同寻常之性能： 电效率可达60％以上，而且可以在带着部分负荷运行之情况下进行维修，除了有低比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害之排放物。阳光电子学校维修专家分析认为：文章介绍按温度划分之4种主要燃料电池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)之性能，重点介绍高温固体氧化物燃料电池(SOFC)之应用及其发展前景。阳光电子学校维修专家分析认为： With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market,covering a wide range of application．This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC,PAFC，MCFC and SOFC．Then it puts the emphasis on SOFC and its application market．
燃料电池是通过由电解液分隔开之2个电极中间之燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)之化学反应直接产生出电能。阳光电子学校维修专家分析认为：与汽轮发电机生产之电能相比，燃料电池具有非同寻常之特性：它之电效率可达60％以上，可以在带部分负荷运行之情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他之有害排放物。阳光电子学校维修专家分析认为：
1 燃料电池之分类
目前研制之燃料电池技术在运行温度上有不同之类型，从比室温略高直到高达1000℃之范
围。阳光电子学校维修专家分析认为：大多数工业集团公司之注意力集中在以下4种主要类型上：
(1)运行温度在60-80℃之间之聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC)；
(2)运行温度在160-220℃之间之磷酸类燃料电池(PAFC)；
(3)运行温度在620-660℃之间之熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC)；
(4)运行温度在880-1000℃之间之固体氧化物燃料电池(SOFC)。阳光电子学校维修专家分析认为：
可以将这些类型之燃料电池划分为低温型(100℃及以下)、中温型(约200℃左右)及高温型
(600-l000℃)燃料电池。阳光电子学校维修专家分析认为：
表1简要地列出了各种类型燃料电池之性能。阳光电子学校维修专家分析认为：中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上，而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。阳光电子学校维修专家分析认为：
实用装置之功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计)，也可以给居民住宅(数kW)或是分散之电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。阳光电子学校维修专家分析认为：
适于用来驱动汽车之是低温型燃料电池。阳光电子学校维修专家分析认为：
根据使用期限成本进行之经济性比较结果表明，就发电成本而言，SOFC型燃料电池要PEM型低30％。阳光电子学校维修专家分析认为：这个结果是根据SOFC型燃料电池之电效率比PEM型之高，这2种燃料电池 终都可以达到l000美元／KW之投资成本这一假设条件而推导出来之。阳光电子学校维修专家分析认为：
2 高温燃科电池
高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用之特性。阳光电子学校维修专家分析认为：但是在高温型燃料电池产生出电能之前需要较长之加热过程，因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动之各种实用装置。阳光电子学校维修专家分析认为：此外，高温型燃料电池还具有以下特点：
(1)不需要使用贵金属来催化电化学反应。阳光电子学校维修专家分析认为：一般情况下使用陶瓷材料。阳光电子学校维修专家分析认为：
(2)对CO完全没有限制。阳光电子学校维修专家分析认为：CO参加到电化学反应过程并像H2一样被氧化。阳光电子学校维修专家分析认为：
(3)对燃料表现出高度灵活性。阳光电子学校维修专家分析认为：可以给这类燃料电池发电设备供应天然气，天然气在设备内部被转换成H2和CO。阳光电子学校维修专家分析认为：这意味着无需任何外部燃料，从而大大简化了发电设备之平衡问题。阳光电子学校维修专家分析认为：
(4)高温可以将燃气轮机连接到该系统上，在这种情况下，燃料电池发电设备是在300kPa压力下运行，并在不考虑燃气轮机输出之情况下将燃料电池之功率密度提高约20％，因此使总之电效率提高10％，可成倍地降低使用期限成本。阳光电子学校维修专家分析认为：
(5)较高之运行温度也为排热提供了更多之灵活性。阳光电子学校维修专家分析认为：在电效率达60％或更高水平之联合循环系统中可限制废热排放，而在单循环下则会排放出更多之热量。阳光电子学校维修专家分析认为：
MCFC和SOFC是这类高温型燃料电池之2种技术。阳光电子学校维修专家分析认为：它们使用之材料不同。阳光电子学校维修专家分析认为：MCFC是在一只陶瓷容器中放入液态之金属碳酸盐作为电解液，如果没有采取防止电极老化之措施，燃料电他之使用寿命会受到影响。阳光电子学校维修专家分析认为：
在MCFC中电化学反应是由CO3离子引发之。阳光电子学校维修专家分析认为：MCFC采用之是颊型电池，和SOFC型之管形设计方案相比，这种颊型电他之功率密度要稍微高一些。阳光电子学校维修专家分析认为：这在成本上要比SOFC型装置优越。阳光电子学校维修专家分析认为：但在另一方面，由于SOFC所用之陶瓷材料非常稳定，可以用在950-1000℃范围内，所以SOFC装置在抗老化性能上更具优越性。阳光电子学校维修专家分析认为：到目前为止，所有之长期电池试验和正在运行之试验性机组都表明
SOFC型装置之使用寿命可以达到70 000-80 000h，是MCFC型之2倍。阳光电子学校维修专家分析认为：
MCFC和SOFC 2种技术在进行100-250kW功率范围之单循环现场试验中，成本都有大幅度之下降。阳光电子学校维修专家分析认为：目前在MCFC开发上占有主导地位之是美国之Fuel Cell Energy公司及其在德国之授权单23
位MTU，日本之Ishikawajima-Harima重工(IHI)和三菱公司等。阳光电子学校维修专家分析认为：而Siemens Westinghouse在SOFC开发上处于领先水平。阳光电子学校维修专家分析认为：
3 中温型燃料电池
目前磷酸类燃料电池(PAFC)是具有 先进技术之燃料电池。阳光电子学校维修专家分析认为：80年代，IFC(国际燃料电池公司)决定对其前期商业化生产线进行投资，制造和销售200kW之PAFC装置，并将其投入市场。阳光电子学校维修专家分析认为：东芝公司在80年代末就已经努力使PAFC技术进入商用市场。阳光电子学校维修专家分析认为：从此，PAFC技术就一直在静止燃料电池之市场中占据着显赫之位置。阳光电子学校维修专家分析认为：迄今为止，全球已经安装了150多套PAFC燃料电池装置。阳光电子学校维修专家分析认为：
研究表明，这种燃料电池未能实现市场商业化之原因大致有以下几方面：
(1)电效率 高为40％，超过维修期限后会降到35％甚至更低水平。阳光电子学校维修专家分析认为：通常情况下设备之使用期限不超过20 000运行h。阳光电子学校维修专家分析认为：
(2)有些试验性之设备(如东芝公司管理之1套11MW设备未能达到顶期之性能水平。阳光电子学校维修专家分析认为：
(3)美国和日本政府大幅度削缩用于PAFC技术研究和开发之投资。阳光电子学校维修专家分析认为：
(4)从迄今积累之经验及在改善设计参数和降低产品成本方面之潜力来看，让PAFC技术成功
地跻身于当今之市场中之湖南阳光电子学校维修专家认为：也许性是极低之。阳光电子学校维修专家分析认为：
4 SOFC在配电市场方面之潜力
Siemens Westinghouse公司根据对市场之分析，决定采取必要之措施加快SOFC技术进入市场之步伐。阳光电子学校维修专家分析认为：预计在2003-2004年提供第l批产品，进入商业性生产前之试验阶段，装置容量从目前之2MW扩大到15MW。阳光电子学校维修专家分析认为：
北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术 有希望之市场。阳光电子学校维修专家分析认为：Hagler Bailly公司和西门子公司对功率范围为250 kW-l MW之市场进行了调查，结果表明到2005年SOFC燃料电池之市场容量
为每年10000MW。阳光电子学校维修专家分析认为：北美和欧洲几乎各占50％。阳光电子学校维修专家分析认为：考虑到北美洲用户之结构和他们之需求，在北美洲各类小型发电机组之总容量在2010年湖南阳光电子学校维修专家认为：也许达到每年约1000MW，其中600MW湖南阳光电子学校维修专家认为：也许是燃料电池发电装置。阳光电子学校维修专家分析认为：在各种类型之燃料电池中，SOFC之市场份额约占40％，到2010年在北美洲SOFC之全年销售额将达到2.4亿美元。阳光电子学校维修专家分析认为：
在竞争日益激烈之配电市场中之另一个获胜者是微型燃气轮机，主要是作为备用电源或辅助电源。阳光电子学校维修专家分析认为：由于SOFC和微型燃气轮机之特性适于不同之应用场所，SOFC效率高但投资成本也高，
而微型燃气轮机成本低但效率也低，因而这2种技术不会产生市场上竞争。阳光电子学校维修专家分析认为：而往复式发动机会逐渐失去其在市场中之份额。阳光电子学校维修专家分析认为：
欧洲电网要比北美洲电网强大得多，欧洲电网强化了集中之大型发电厂之作用。阳光电子学校维修专家分析认为：因此在北美洲经常出现之分散式电热设备和动力装置之供电质量和供电可靠性问题在欧洲是不突出之。阳光电子学校维修专家分析认为：但另一方面，在欧洲对能量储存更为敏感。阳光电子学校维修专家分析认为：
此外，一些国家政府将颁布新之规程和法律及新之能源价格，预计欧洲各国之间市场份额会有重大差异。阳光电子学校维修专家分析认为：在有些情况下这个过程会给SOFC用于配电装置起到一定之促进作用。阳光电子学校维修专家分析认为：此外，欧洲之自由化近程落后于北美洲。阳光电子学校维修专家分析认为：因此，市场预测结果会有很大程度之不确定性。阳光电子学校维修专家分析认为：
5 SOFC技术应用之扩展
使用天然气作为燃料之SOFC是车载式装置，其扩展应用可有以下几种形式：
(1)家庭应用：新一代燃料电池将是扁平管型之，其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术
之2倍，因而将制造出5kW之燃料电池装置。阳光电子学校维修专家分析认为：这种设计方案是可行之，在配电市场中可以替代
圆柱型燃料电池。阳光电子学校维修专家分析认为：
(2)l0MW以上之系统装置：很显然，只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW之市场，那么下一步 必然之是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备之市场。阳光电子学校维修专家分析认为：通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标，也满足了高效率低成本之要求。阳光电子学校维修专家分析认为：20MW级规模燃料电池之电效率已经接近甚至超过70％。阳光电子学校维修专家分析认为：
(3)用液态燃料运行：使用天然气作为燃料将SOFC之应用局限在靠近天然气供气网之区域内，从而使这项新技术之应用受到限制。阳光电子学校维修专家分析认为：因此存在着让SOFC使用液态燃料之迫切要求。阳光电子学校维修专家分析认为：因此，应与大型石油公司合作进行该课题之研究开发，选择一种适宜之液体燃料并设计出 适于使用这种新燃料之SOFC发电装置，以便为边远之用户服务。阳光电子学校维修专家分析认为：13
(4)C02之分离：Shell公司和 Siemens Westinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后之燃料中分离之SOFC设飞方案。阳光电子学校维修专家分析认为：例如，当把其装在用于回收油之平台上时，可以把CO2用泵压到地下储层中，这不但可省去CO2之排放税，还可提高原油之产出量。阳光电子学校维修专家分析认为：
(5)综合性应用：CO2分离装置湖南阳光电子学校维修专家认为：也许是点火之火花装置，它使得SOFC在一种封闭且可再生之能量循环中成为关键性部件。阳光电子学校维修专家分析认为：经过-段时间，SOFC能产生出热量和电力，例如用于大型暖房之设施中，SOFC装置产生之C02可用来加快植物之生长。阳光电子学校维修专家分析认为：而任何一种农作物收获后之剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料
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