¿Cuáles son los tipos de pilas de combustible?

En la actualidad, existen 5 tipos de baterías de combustible conocidas. El nombre asociado con el electrolito correspondiente.

(1) La pila de combustible alcalina (AFC): utiliza una solución de hidróxido de potasio como electrolito.

La eficiencia electrolítica es muy alta (hasta un 60. 90%), pero afecta la pureza de las impurezas, como el dióxido de carbono es muy sensible. En la operación, necesita adoptar hidrógeno y oxígeno puros. Esto limita la aplicada a los vuelos espaciales, la ingeniería internacional y otros campos.

(2) la celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) usando una película de plástico muy delgada como electrolito. Este electrolito con alta relación de peso de potencia y baja temperatura de trabajo es un material ideal adecuado para dispositivos fijos y móviles.

(3) pila de combustible de ácido fosfórico (PAFC) con una temperatura alta de 200 de ácido fosfórico como electrolito. Es muy adecuado para su uso en un sistema de cogeneración descentralizado.

(4) la temperatura de trabajo de la celda de combustible de carbonato fundido (MCFC) es de 650 ℃. La eficiencia de la batería es muy alta, pero la demanda de material es alta.

(5) la celda de combustible de oxígeno de chi sólido (SOFC) es un electrolito sólido utilizado (taladro

Óxido de piedra), el rendimiento es muy bueno. Necesitan adoptar el material y proceso correspondiente.

Tecnología, porque la temperatura de funcionamiento de la batería es de aproximadamente 1000 ℃.

La pila de combustible es un tipo de energía química del combustible que se convierte directamente en una planta química de electricidad, también conocida como generadores electroquímicos. Está siguiendo la generación de energía hidroeléctrica, térmica y nuclear del cuarto tipo de tecnología de generación de energía. Debido a que la energía química de la celda de combustible es a través de combustibles de reacción electroquímica de energía libre de Gibbs en electricidad, no está limitada por el efecto del automóvil ni del ciclo, por lo que la alta eficiencia; Además, la celda de combustible con combustible y oxígeno no tiene partes de transmisión mecánica al mismo tiempo, por lo que no hay materia prima de ruido, la emisión de gases nocivos, poco común. La contaminación acústica. Por tanto, desde el punto de vista del ahorro de energía y la protección del medio ambiente ecológico, la pila de combustible es la tecnología de generación de energía más prometedora. [1]

La energía química del combustible y el oxidante por reacción electroquímica se convierte directamente en energía eléctrica. Las pilas de combustible pueden funcionar con una eficiencia térmica de cerca del 100% en teoría, tiene una eficiencia muy alta. El funcionamiento real de la pila de combustible, debido a varios factores técnicos limitan, para considerar todo el dispositivo del sistema de disipación de energía, la eficiencia de conversión general fue de 45% ~ 60% más rango, si se considera que la utilización del calor puede alcanzar más del 80%. Además, los dispositivos de pila de combustible contienen pocas o ninguna pieza móvil, un funcionamiento fiable, menos necesidad de mantenimiento, en comparación con el grupo electrógeno convencional y silencioso. La reacción electroquímica adicional limpia, completamente, rara vez produce sustancias nocivas. Todo esto hace que la pila de combustible sea vista como una central energética muy prometedora. [2]

La pila de combustible es un dispositivo de generación de energía electroquímica, de acuerdo con los métodos electroquímicos de conversión directa e isotérmica de energía química en energía eléctrica sin un proceso de motor térmico, no limitado por ciclo de carnot, alta eficiencia de conversión de energía y sin ruido, sin contaminación, es un forma ideal de utilización de la energía. Al mismo tiempo, junto con la maduración de la tecnología de celdas de combustible, y proporcionando la suficiente fuente de gas natural para el proyecto de gasoducto de oeste a este, la comercialización de la aplicación de celdas de combustible tiene amplias perspectivas de desarrollo. [3]

La pila de combustible es un dispositivo de conversión de energía, de acuerdo con el principio de electroquímica, el principio de la batería galvánica, isotérmico almacenado en la energía química del combustible y oxidante directamente en energía eléctrica, por lo que el proceso real es la reacción REDOX. La pila de combustible se compone principalmente de cuatro partes, a saber, ánodo, cátodo, electrolito y circuito externo. Acceso de gas combustible y aire de oxidación por el ánodo y el cátodo de la pila de combustible, respectivamente. Gas combustible en la descarga del ánodo, conducción electrónica por el circuito externo al cátodo y se combinan con iones generadores de gas oxidante. Los iones bajo el efecto del campo eléctrico, a través del electrolito hasta el ánodo, y la reacción del gas combustible, constituyen un bucle, una corriente eléctrica. Al mismo tiempo, debido a la reacción electroquímica y la resistencia interna de la batería, la celda de combustible producirá cierto calor. Los extremos de la batería Yin y Yang, además de los electrones de conducción, tienen un catalizador de reacción REDOX. Cuando el combustible es un ánodo de hidrocarburo, se requiere una mayor actividad catalítica. Los polos Yin y Yang suelen tener una estructura porosa, de modo que el gas producto de reacción burbujea y se descarga. El ion electrolito y la separación del gas combustible, la acción del gas oxidante. Para detener los dos gases mezclados se produce un cortocircuito en la batería, el electrolito suele tener una estructura densa. [3]

La pila de combustible es un dispositivo electroquímico de este principio, la composición y la batería en general es la misma. Su batería de monómero consta de dos electrodos (electrodos catódicos y el ánodo el electrodo combustible-oxidante) y la composición del electrolito. Generalmente, es diferente el material activo dentro de las baterías de almacenamiento de la batería, por lo tanto, limite la capacidad de la batería. Y la batería de combustible positiva y negativa no contiene sustancias activas, es un componente de conversión catalítica. Entonces, la celda de combustible debe convertir la energía química en una máquina de conversión de energía eléctrica. El combustible y el oxidante de las baterías tienen suministro externo, reacción. En principio, siempre que la entrada constante de reactivos, el producto de reacción salga continuamente, las pilas de combustible pueden generar electricidad de forma continua. Aquí al hidrógeno: celda de combustible de oxígeno como ejemplo para ilustrar la celda de combustible

El principio de reacción de la pila de combustible hidrógeno-oxígeno de esta reacción es el proceso inverso de electrólisis del agua. Se debe seguir el electrodo: el cátodo: H2 + oh - 2-2 h2o + 2 e -

Lo positivo: 1/2 o2 + H2O + e - 2-2 oh -

Respuesta celular: H2 + o2 = = 1/2 H2O

Además, solo el cuerpo de la pila de combustible no puede funcionar,

Una pila de combustible

Una pila de combustible

Disponer de un conjunto de sistema auxiliar correspondiente, incluido el sistema de suministro de reactivos, el sistema de extracción de calor, el sistema de drenaje, el sistema de control eléctrico y el dispositivo de seguridad, etc.

Las celdas de combustible generalmente están formadas por una placa de electrolito conductora de iones y el polo (ánodo) en ambos lados de la configuración de combustible y aire (cátodo), y en ambos lados del flujo de gas, el efecto del flujo de gas es hacer que el gas combustible y aire (gas oxidante) en el flujo.

Debido al trabajo en la práctica, el electrolito de la pila de combustible es diferente, después de que la especie de ión electrolítico asociada con la reacción también sea diferente. PAFC y reacción de PEMFC relacionada con iones de hidrógeno (H +), la reacción es:

El combustible es: H2 = = 2 h + + e - 2 (1)

El aire es extremadamente: 2 1/2 o2 + 2 h + + e - = = H2O (2)

Todos: H2 + o2 = = 1/2 H2O (3)

En el combustible, el suministro de gas combustible H2 en H + y - e, H + móvil al electrolito y la reacción del lado del suministro de aire de O2.E - a través del circuito de carga externo, y luego retroceder al lado del aire, participar en el aire reacción secundaria. Una serie de reacciones contribuyeron a la e - continuamente a través del circuito externo, componiendo así la generación de energía. Y se puede ver en la ecuación (3) del tipo, H2O, generado por el H2 y el O2 además no hay otra respuesta, H2 tiene energía química en energía eléctrica. Pero, de hecho, con la reacción del electrodo tiene cierta resistencia, puede conducir a algo de la energía térmica producida, reduciendo así la proporción de convertida en electricidad. Debido a la reacción de un grupo de celdas conocidas como componentes, el voltaje resultante suele ser menor que un voltio. Por lo tanto, con el fin de hacer mayores esfuerzos para adoptar el método de superposición de múltiples capas de componentes para reactores de alto voltaje. La conexión eléctrica entre los componentes y entre el gas combustible y la separación del aire, adoptada denominada tablilla, equipada con gas en los lados superior e inferior, los componentes de flujo, PAFC y la partición de PEMFC están compuestos de materiales de carbono. El montón de salida está determinado por el producto del voltaje y la corriente, la corriente y la batería en la relación del área de reacción.

Solución acuosa de ácido fosfórico concentrado de electrolito PAFC y electrolitos de polímero de conductividad protónica para membrana PEMFC. Adopte los electrodos de carbono poroso, para promover la reacción, con Pt como catalizador, el CO del gas combustible causará envenenamiento y reducirá el rendimiento del electrodo. Para PAFC y la aplicación de PEMFC debe limitar la cantidad de CO que contiene el gas combustible, especialmente para el trabajo a baja temperatura se debe restringir estrictamente PEMFC.

La pila de combustible es la composición básica y el principio de reacción del fosfato: gas combustible o gas ciudad después de agregar vapor de agua a la modificación, el combustible se convierte en una mezcla de H2, CO y vapor de agua, CO y agua enganches adicionales en el agente catalizador del reactor de cambio. en H2 y CO2.Después de tratar con el gas combustible en el montón del cátodo (combustible), al mismo tiempo llevar oxígeno al positivo (aire) del conjunto de combustible para la reacción química, con el efecto del catalizador generar rápidamente electricidad y calor.

Tipo relativo PAFC y PEMFC, la celda de combustible de alta temperatura MCFC y SOFC no catalizan, el CO como ingrediente principal del gas de gasificación de carbón se puede aplicar directamente como combustible, pero también es fácil de usar, el escape de alta calidad constituye una combinación ciclo de generación de energía, etc.

Componentes principales de MCFC. Contiene electrolitos relacionados con la reacción del electrodo (generalmente para Li mezclado con carbonato de K) y arriba y abajo con las siguientes 2 piezas de electrodo de placa (combustible con polo de aire), y dos electrodos, respectivamente, el flujo lateral de gas combustible y cámara de gas oxidante, portaelectrodos , etc., alrededor de 600 ~ 700 ℃ en la temperatura de trabajo del electrolito MCFC del líquido fundido, la formación de un cuerpo conductor de iones. El níquel era plásmidos porosos, la formación de la cámara de aire con resistencia a la corrosión del metal.

El principio de funcionamiento es el MCFC. El aire de O2 (aire) combinado con electricidad, y el CO2 generado CO32 - (ion carbonato), electrolito CO32 - se moverá hacia el lado del combustible, combinado con un suministro de combustible de H +, liberación e -, H2O y CO2 generados en al mismo tiempo. La reacción química es la siguiente:

El combustible es: H2 + CO32 - = = H2O + CO2 + 2 e - (4)

Aire, CO2 + o2 + 2 e - 1/2 = = CO32 - (5)

Todos: H2 + o2 = = 1/2 H2O (6)

En la reacción, e - presencia de PAFC, se deja salir del combustible, a través del circuito externo inverso al aire, en el circuito externo por e - se realiza el flujo ininterrumpido de generación de energía de la celda de combustible. Además, la característica más grande de MCFC, debe querer tener ayuda para responder a los iones CO32 -, por lo tanto, el suministro de gases oxidantes debe contener gas ácido carbónico. Y dentro del catalizador del paquete de baterías, que servirá como el componente principal de la modificación del CH4 del gas natural dentro de la batería, se ha desarrollado el método interno de generación directa de H2 de la batería. Y bajo la condición de que el combustible sea gas, sus ingredientes principales CO y H2O generan la reacción de H2, por lo tanto, puede ser equivalente al CO para usar como combustible. Para obtener un mayor rendimiento, generalmente adopte tablillas de Ni y acero inoxidable para hacer.

SOFC se compone de materiales cerámicos, el electrolito suele adoptar ZrO2 (ZrO2), constituye el O2 - Y2O3 (óxido de itrio) conductor de O2 como estabilizador de YSZ (zirconia estabilizada) y uso. El combustible se utiliza en el electrodo Ni y el compuesto YSZ de metal cerámico poroso, el polo de aire adopta LaMnO3 (óxido de lantano manganeso). Partición usando LaCrO3 (óxido de lantano y cromo). Para evitar debido a la forma de la batería, el electrolito, etc. , causado por la diferencia de dilatación térmica entre el trabajo de fisuración desarrollado bajo SOFC de baja temperatura. Las formas de la batería, además de las pilas planas, así como otras pilas de combustible, y desarrolladas para evitar la concentración de tensión del cilindro. La ecuación SOFC es la siguiente:

El combustible es: H2 + O2 - = = H2O + 2 e - (7)

El aire es extremadamente: 1/2 O2 + 2 e - = = O2 - (8)

Todos: H2 + o2 = = 1/2 H2O (9)

El combustible, H2 por el electrolito y el móvil, reaccionan con O2 - H2O generado y e-Aire generado por O2 y e - O2-. Al igual que otras pilas de combustible generadas por H2 y O2 H2O. En las SOFC, por su El tipo pertenece al trabajo en caliente, por lo tanto, en el caso de ninguna otra catálisis, se puede tratar directamente internamente de usar el componente principal reformado en gas H2 CH4, y el ingrediente gaseoso CO se puede usar directamente como combustible.

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