氫能和燃料電池

第七講氫能和燃料電池氫的特點(diǎn)氫能應(yīng)用的關(guān)鍵問題氫的制取氫的儲存和運(yùn)輸能源與動力工程學(xué)院開展氫能的原因煤炭石油等礦物燃料的廣泛使用，已對全球環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至對人類自身的生存造成威脅。礦物燃料的存量，是一個(gè)有限量，也會隨著過度開采而枯竭。當(dāng)前在設(shè)法降低現(xiàn)有常規(guī)能源〔如煤、石油等〕造成污染環(huán)境的同時(shí)，清潔能源的開發(fā)與應(yīng)用是大勢所趨。能源與動力工程學(xué)院氫作為化學(xué)能的載能體，和大氣中的氧燃燒或反響后，只生成水氫是一種清潔的能量載體；氫能和電能一樣，沒有直接的資源蘊(yùn)藏，都需要從別的一次能源轉(zhuǎn)化得到，所以，氫能是一種二次能源氫能是取之不盡用之不竭的潔凈能源能源與動力工程學(xué)院氫氣是最清潔的燃料①氫的原料是豐富的水，氫可由多種一次能量制出故沒有資源的限制②氫的燃燒生成物是水，不污染環(huán)境③與常年累月生成的化石燃料不同，氫來自水燃燒后又回歸于水，不影響地球上的物質(zhì)循環(huán)④與電力儲藏困難相反，氫能儲藏很容易⑤氫能作為取代石油的液體燃料，可用于汽車燃料，飛機(jī)燃料等⑥氫能可由燃料電池直接用來發(fā)電⑦氫與儲氫材料之間的可逆反響具有能量轉(zhuǎn)換功能。故可廣泛用于電池等⑧氫可廣泛用作化工等的原料能源與動力工程學(xué)院科學(xué)家認(rèn)為，氫能在二十一世紀(jì)能源舞臺上將成為一種舉足輕重的能源燃料電池系統(tǒng)是氫能利用的最正確方案和新技術(shù)平臺，是火力發(fā)電、水力發(fā)電、原子能發(fā)電之后的第四大發(fā)電方式。能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院氫能系統(tǒng)氫能系統(tǒng)氫能系統(tǒng)轉(zhuǎn)換儲存輸運(yùn)化石原料制備CO2處理可再生能源制備應(yīng)用能源與動力工程學(xué)院氫的特點(diǎn)所有元素中，氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/l；在-252.7°C時(shí)，可成為液體，假設(shè)將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓，液氫就可變?yōu)榻饘贇?。所有氣體中，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大90O0倍。除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。能源與動力工程學(xué)院氫的特點(diǎn)氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍，而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染環(huán)境巨，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，又可以作為能源材料用于燃料電池，或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油，不需對現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。能源與動力工程學(xué)院氫能應(yīng)用的關(guān)鍵問題廉價(jià)的制氫技術(shù)。因?yàn)闅涫且环N二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價(jià)的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題。平安可靠的貯氫和輸氫方法。由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問題也就成為開發(fā)氫能的關(guān)鍵。大規(guī)模高效利用氫能的末端技術(shù)能源與動力工程學(xué)院氫的制取傳統(tǒng)的制氫技術(shù)烴類水蒸氣重整制氫法、重油〔或渣油〕局部氧化重整制氫法電解水法。新制備方法生物制氫利用工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品制氫的技術(shù)也在開展。熱化學(xué)循環(huán)制氫太陽能地?zé)崮芎四艿饶茉磁c動力工程學(xué)院氫的制取能源與動力工程學(xué)院氫的儲存高壓氣態(tài)貯存低溫液氫貯存金屬氫化物貯存

能源與動力工程學(xué)院高壓氣態(tài)貯存

氣態(tài)氫可貯存在地下庫里，也可裝人鋼瓶中。為減小貯存體積，必須先將氫氣壓縮，為此需消耗較多的壓縮功。一般一個(gè)充氣壓力為20MPa的高壓鋼瓶貯氫重量只占1.6％；供太空用的鈦瓶儲氫重量也僅為5％。為提高貯氫量，目前正在研究一種微孔結(jié)構(gòu)的儲氫裝置，它是一微型球床。微型球系薄壁〔1～1Oμm〕，充滿微孔〔10～100μm〕，氫氣貯存在微孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金屬制造。能源與動力工程學(xué)院低溫液氫貯存將氫氣冷卻到-253℃，即可呈液態(tài)，然后，將其貯存在高真空的絕熱容器中。液氫貯存工藝首先用于宇航中，其貯存本錢較貴，平安技術(shù)也比較復(fù)雜。高度絕熱的貯氫容器是目前研究的重點(diǎn)?，F(xiàn)在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經(jīng)問世。這種二氧化硅的微珠直徑約為30～150μm，中間是空心的，壁厚l～5μm。在局部微珠上鍍上厚度為1μm的鋁。由于這種微珠導(dǎo)熱系數(shù)極小，其顆粒又非常細(xì)可完全抑制顆粒間的對流換熱；將局部鍍鋁微珠〔一般約為3％～5％〕混入不鍍鋁的微珠中可有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕緣容器不需抽真空，其絕熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于普通高真空的絕熱容器，是一種理想的液氫貯存罐，美國宇航局已廣泛采用這種新型的貯氫容器。能源與動力工程學(xué)院金屬氫化物貯存氫與氫化金屬之間可以進(jìn)行可逆反響，當(dāng)外界有熱量加給金屬氫化物時(shí)，它就分解為氫化金屬并放出氫氣。反之氫和氫化金屬構(gòu)成氫化物時(shí)，氫就以固態(tài)結(jié)合的形式儲于其中。用來貯氫的氫化金屬大多為由多種元素組成的合金。稀土鑭鎳等，每公斤鑭鎳合金可貯氫153L。鐵一鈦系，它是目前使用最多的貯氫材料，其貯氫量大，是前者的4倍，且價(jià)格低、活性大，還可在常溫常壓下釋放氫，給使用帶來很大的方便。鎂系，這是吸氫量最大的金屬元素，但它需要在287℃下才能釋放氫，且吸收氫十分緩慢，因而使用上受限制。釩、鈮、鋯等多元素系，這類金屬本身屬稀貴金屬，因此只適用于某些特殊場合。能源與動力工程學(xué)院金屬氫化物貯存目前在金屬氫化物貯存方面存在的主要問題是貯氫量低，本錢高及釋氫溫度高。帶金屬氫化物的貯氫裝置既有固定式也有移動式，它們既可作為氫燃料和氫物料的供給來源，也可用于吸收廢熱，儲存太陽能，還可作氫泵或氫壓縮機(jī)使用。能源與動力工程學(xué)院金屬氫化物貯存氫雖然有很好的可運(yùn)輸性，但不管是氣態(tài)氫還是液氫，它們在使用過程中都存在著不可無視的特殊問題。首先，由于氫特別輕，與其他燃料相比在運(yùn)輸和使用過程中單位能量所占的體積特別大，即使液態(tài)氫也是如此。其次，氫特別容易泄漏，以氫作燃料的汽車行駛試驗(yàn)證明，即使是真空密封的氫燃料箱，每24h的泄漏率就達(dá)2％，而汽油一般一個(gè)月才泄漏1％。因此對貯氫容器和輸氫管道、接頭、閥門等都要采取特殊的密封措施。第三，液氫的溫度極低，只要有一點(diǎn)滴掉在皮膚上就會發(fā)生嚴(yán)重的凍傷，因此在運(yùn)輸和使用過程中應(yīng)特別注意采取各種平安措施。能源與動力工程學(xué)院燃料電池燃料電池(FuelCell)的根本原理及組成燃料電池的分類質(zhì)子交換膜燃料電池特點(diǎn)及研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀燃料電池的開展趨勢能源與動力工程學(xué)院燃料電池的定義及其分類定義：燃料電池是一種能夠持續(xù)的通過發(fā)生在陽極和陰極的氧化復(fù)原反響將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池與常規(guī)電池的區(qū)別在于，它工作時(shí)需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑，只要持續(xù)供給，燃料電池就會不斷提供電能。分類：根據(jù)工作溫度可分為低溫型〔低于100℃〕、中溫型〔100-300℃〕和高溫型〔600-1000℃〕三種。根據(jù)電解質(zhì)的種類可分為：堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和聚合物離子膜燃料電池(PCMFC)。能源與動力工程學(xué)院燃料電池的工作原理燃料電池由陽極、陰極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成，其工作原理與普通電化學(xué)電池類似，燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極復(fù)原，電子從陽極通過負(fù)載流向陰極構(gòu)成電回路，產(chǎn)生電流。燃料氧化劑陽極陰極電解質(zhì)導(dǎo)電離子能源與動力工程學(xué)院1.1燃料電池(FuelCell)的根本原理燃料電池通過氧與氫結(jié)合成水的簡單電化學(xué)反響而發(fā)電。燃料電池的根本組成有：電極、電解質(zhì)、燃料和催化劑。二個(gè)電極被一個(gè)位于這它們之間的、攜帶有充電電荷的固態(tài)或液態(tài)電解質(zhì)分開。在電極上，催化劑，例如白金，常用來加速電化學(xué)反響。以下圖為燃料電池根本原理示意圖。能源與動力工程學(xué)院燃料可以是H2、CH4、CH3OH、CO等，氧化劑一般是氧氣或空氣，電解質(zhì)可為水溶液〔H2SO4、H3PO4、NaOH等〕、熔融鹽〔NaCO3、K2CO3〕、固體聚合物、固體氧化物等。發(fā)電時(shí)，燃料和氧化劑由電池外局部別供給電池的陽極和陰極，陽極發(fā)生燃料的氧化反響，陰極發(fā)生氧化劑的復(fù)原反響，電解質(zhì)將兩電極隔開，導(dǎo)電離子在電解質(zhì)內(nèi)移動，電子通過外電路做功并構(gòu)成電的回路。與普通電池不同的是，只要能保證燃料和氧化劑的供給，燃料電池就可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生電能。

能源與動力工程學(xué)院它的燃料和氧化劑不是儲存在電池內(nèi)，而是儲存在電池外的儲罐中。當(dāng)電池發(fā)電時(shí)，要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料和氧化劑，排出反響產(chǎn)物，同時(shí)也要排除一定的廢熱，以維持電池工作溫度的恒定。FC本身只決定輸出功率的大小，其儲存能量那么由儲存在儲罐內(nèi)的燃料與氧化劑的量決定。能源與動力工程學(xué)院1.2燃料電池系統(tǒng)組成單獨(dú)的燃料電池堆是不能發(fā)電并用于汽車的，它必需和燃料供給與循環(huán)系統(tǒng)、氧化劑供給系統(tǒng)、水/熱管理系統(tǒng)和一個(gè)能使上述各系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的控制系統(tǒng)組成燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，簡稱燃料電池系統(tǒng)。1燃料電池組2輔助裝置和關(guān)鍵設(shè)備：(1)燃料和燃料儲存器(2)氧化劑和氧化劑存儲器(3)供給管道系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)〔包括氣體輸送泵、熱交換器、氣體別離和凈化裝置〕(4)水和熱管理系統(tǒng)能源與動力工程學(xué)院1.3燃料電池系統(tǒng)開展1839年英國的Grove創(chuàng)造了燃料電池，并用這種以鉑黑為電極催化劑的簡單的氫氧燃料電池點(diǎn)亮了倫敦講演廳的照明燈劍橋大學(xué)的Bacon用高壓氫氧制成了具有實(shí)用功率水平的燃料電池。60年代，這種電池成功地應(yīng)用于阿波羅(Appollo)登月飛船。能源與動力工程學(xué)院在中國的燃料電池研究始于1958年，原電子工業(yè)部天津電源研究所最早開展了MCFC的研究。70年代在航天事業(yè)的推動下，中國燃料電池的研究曾呈現(xiàn)出第一次高潮。其間中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功的兩種類型的堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)〔千瓦級AFC〕均通過了例行的航天環(huán)境模擬試驗(yàn)。1990年中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所承擔(dān)了中科院PEMFC的研究任務(wù)，1993年開始進(jìn)行直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池〔DMFC〕的研究。電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所于1991年研制出由7個(gè)單電池組成的MCFC原理性電池?！鞍宋濞暺陂g，中科院大連化學(xué)物理研究所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所、清華大學(xué)等國內(nèi)十幾個(gè)單位進(jìn)行了與SOFC的有關(guān)研究。能源與動力工程學(xué)院2燃料電池的分類燃料電池依據(jù)其電解質(zhì)的性質(zhì)而分為不同的類型，每類燃料電池需要特殊的材料和燃料，且使用于其特殊的應(yīng)用。按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類：1質(zhì)子交換膜燃料電池〔protonexchangemembranefuelcell--PEMFC〕2堿性燃料電池〔alkalinefuelcell--AFC〕3磷酸燃料電池〔phosphoricacidfuelcell--PAFC〕4熔化的碳酸鹽燃料電池(moltencarbonatefuelcell--MCFC)5固態(tài)氧化物燃料電池〔solidoxidefuelcell--SOFC〕能源與動力工程學(xué)院2.1質(zhì)子交換膜燃料電池〔PEMFC〕質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料與部件為：1)電催化劑；2)電極〔陰極與陽極〕；3〕質(zhì)子交換膜；4〕雙極板。工作時(shí)，氫在陽極被轉(zhuǎn)變成氫離子的同時(shí)釋放出電子，電子通過外電路回到電池陰極，與此同時(shí)，氫離子那么通過電池內(nèi)部高分子膜電解質(zhì)到達(dá)陰極。在陰極，氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)檠踉?，氧原子得到從陽極傳過來的電子變成氧離子，和氫離子結(jié)合生成水。能源與動力工程學(xué)院在電極上的這些反響如下：陽極：陰極：整體：質(zhì)子交換膜燃料電池的工作溫度約為80℃。在這樣的低溫下，電化學(xué)反響能正常地緩慢進(jìn)行，通常用每個(gè)電極上的一層薄的白金進(jìn)行催化。每個(gè)電池能產(chǎn)生約0.7伏的電，足夠供一個(gè)照明燈泡使用。驅(qū)動一輛汽車那么需要約300伏的電力。為了得到更高的電壓，將多個(gè)單個(gè)的電池串聯(lián)起來便可形成人們稱做的燃料電池存儲器。能源與動力工程學(xué)院500kw質(zhì)子交換膜燃料電池能源與動力工程學(xué)院著名的加拿大Ballard公司在PEMFC技術(shù)上全球領(lǐng)先，1997年8月250kW燃料電池電站發(fā)電，其根本構(gòu)件是Ballard燃料電池，利用氫氣〔由甲醇、天然氣或石油得到〕、氧氣〔由空氣得到〕不燃燒地發(fā)電。能源與動力工程學(xué)院2.2堿性燃料電池〔AFC〕堿性燃料電池是該技術(shù)開展最快的一種電池，主要為空間任務(wù)，包括航天飛機(jī)提供動力和飲用水。堿性燃料電池的設(shè)計(jì)根本與質(zhì)子交換膜燃料電池相似，但其使用的電解質(zhì)為水溶液或穩(wěn)定的氫氧化鉀基質(zhì)。電化學(xué)反響：陽極反響：陰極反響：堿性燃料電池的工作溫度大約60-80℃。因此啟動也很快，但其電力密度卻比質(zhì)子交換膜燃料電池的密度低十來倍，在汽車中使用顯得笨拙。不過，它們是燃料電池中生產(chǎn)本錢最低的，因此可用于小型的固定發(fā)電裝置。能源與動力工程學(xué)院AFC的優(yōu)點(diǎn)是：〔1〕效率高，因?yàn)檠踉趬A性介質(zhì)中的復(fù)原反響比其他酸性介質(zhì)高；〔2〕因?yàn)槭菈A性介質(zhì)，可以用非鉑催化劑；〔3〕因工作溫度低，堿性介質(zhì)，所以可以采用鎳板做雙極板。AFC的缺點(diǎn)是：〔1〕因?yàn)殡娊赓|(zhì)為堿性，易與CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀，嚴(yán)重影響電池性能，所以必須除去CO2，這給其在常規(guī)環(huán)境中應(yīng)用帶來很大的困難?！?〕電池的水平衡問題很復(fù)雜，影響電池的穩(wěn)定性。能源與動力工程學(xué)院為空間任務(wù)，包括航天飛機(jī)提供動力和飲用水。在1973年的阿波羅登月飛船上成為其主電源。在國內(nèi)，70年代在航天事業(yè)的推動下，中國燃料電池的研究曾呈現(xiàn)出第一次高潮。其間中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功的兩種類型的堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)〔千瓦級AFC〕均通過了例行的航天環(huán)境模擬試驗(yàn)。能源與動力工程學(xué)院2.3磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池是當(dāng)前商業(yè)化開展得最快的一種燃料電池。使用液體磷酸為電解質(zhì)。磷酸燃料電池的工作溫度要位于150-200℃左右，但仍需電極上的白金催化劑來加速反響。由于其工作溫度較高，所以其陰極上的反響速度要比質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極的速度快。且較高的工作溫度也使其對雜質(zhì)的耐受性較強(qiáng)。磷酸燃料電池的效率比其它燃料電池低，約為40%，其加熱的時(shí)間也比質(zhì)子交換膜燃料電池長。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，穩(wěn)定，電解質(zhì)揮發(fā)度低等。磷酸燃料電池可用作公共汽車的動力。能源與動力工程學(xué)院

東芝公司從70年代后半期開始，以分散型燃料電池為中心進(jìn)行開發(fā)以后，將分散電源用11MW機(jī)以及200kW機(jī)形成了系列化。11MW機(jī)是世界上最大的燃料電池發(fā)電設(shè)備，從1989年開始在東京電力公司五井火電站內(nèi)建造，1991年3月初發(fā)電成功后，直到1996年5月進(jìn)行了5年多現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過2萬小時(shí)，在額定運(yùn)行情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率43.6%。能源與動力工程學(xué)院PAFC用于發(fā)電廠包括兩種情形：分散型發(fā)電廠，容量在10-20MW之間，安裝在配電站；中心電站型發(fā)電廠，容量在100MW以上，可以作為中等規(guī)模熱電廠。能源與動力工程學(xué)院2.4熔融的碳酸鹽燃料電池(MCFC)

熔融的碳酸鹽燃料電池與上述討論的燃料電池差異較大，這種電池不是使用熔融的鋰鉀碳酸鹽就是使用鋰鈉碳酸鹽作為電解質(zhì)。當(dāng)溫度加熱到650℃時(shí)，這種鹽就會熔融，產(chǎn)生碳酸根離子，從陰極流向陽極，與氫結(jié)合生成水，二氧化碳和電子。電子然后通過外部回路返回到陰極，在這過程中發(fā)電。陽極反響：陰極反響：這種電池工作的高溫能在內(nèi)部重整諸如天然氣和石油的碳?xì)浠衔?，在燃料電池結(jié)構(gòu)內(nèi)生成氫。且白金催化劑可用廉價(jià)的一類鎳金屬代替，其產(chǎn)生的多余熱量還可被聯(lián)合熱電廠利用。這種燃料電池的效率最高可達(dá)60%。這種電池需要較長的時(shí)間方能到達(dá)工作溫度，因此不能用于交通運(yùn)輸。能源與動力工程學(xué)院日本自1981年“月光方案〞時(shí)開始，1991年后轉(zhuǎn)為重點(diǎn)，每年在燃料電池上的費(fèi)用為12-15億美元，1990年政府追加2億美元，專門用于MCFC的研究。電池堆的功率1984年為1kW，1986年為10kW。日本同時(shí)研究內(nèi)部轉(zhuǎn)化和外部轉(zhuǎn)化技術(shù)，1991年，30kW級間接內(nèi)部轉(zhuǎn)化MCFC試運(yùn)轉(zhuǎn)。1992年50-100kW級試運(yùn)轉(zhuǎn)。1994年，分別由日立和石川島播磨重工完成兩個(gè)100kW、電極面積1m2，加壓外重整MCFC。另外由中部電力公司制造的1MW外重整MCFC正在川越火力發(fā)電廠安裝，預(yù)計(jì)以天然氣為燃料時(shí)，熱電效率大于45%，運(yùn)行壽命大于5000h。由三菱電機(jī)與美國ERC合作研制的內(nèi)重整30kWMCFC已運(yùn)行了10000h。三洋公司也研制了30kW內(nèi)重整MCFC。目前，石川島播磨重工有世界上最大面積的MCFC燃料電池堆，試驗(yàn)壽命已達(dá)13000h。能源與動力工程學(xué)院德國MBB公司于1992年完成10kW級外部轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究開發(fā)，于1992年-1994年進(jìn)行了100kW級與250kW級電池堆的制造與運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。現(xiàn)在MBB公司擁有世界上最大的280kW電池組體。能源與動力工程學(xué)院發(fā)電效率高比PAFC的發(fā)電效率還高；不需要昂貴的白金作催化劑，制造本錢低；可以用CO作燃料；由于MCFC工作溫度600-1000℃，排出的氣體可用來取暖，也可與汽輪機(jī)聯(lián)合發(fā)電。假設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)，效率可提高到80%；中小規(guī)模經(jīng)濟(jì)性與幾種發(fā)電方式比較，當(dāng)負(fù)載指數(shù)大于45%時(shí)，MCFC發(fā)電系統(tǒng)本錢最低。與PAFC相比，雖然MCFC起始投資高，但PAFC的燃料費(fèi)遠(yuǎn)比MCFC高。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)為中小規(guī)模分散型時(shí)，MCFC的經(jīng)濟(jì)性更為突出；MCFC的結(jié)構(gòu)比PAFC簡單。能源與動力工程學(xué)院2.5固態(tài)氧化物燃料電池〔SOFC〕固態(tài)氧化物燃料電池工作溫度比熔融的碳酸鹽燃料電池的溫度還要高，其工作溫度位于800-1000℃之間。在這種燃料電池中，當(dāng)氧陽向離子從陰極移動到陽極氧化燃料氣體〔主要是氫和一氧化碳的混合物〕使便產(chǎn)生能量。陽極生成的電子通過外部電路移動返回到陰極上，減少進(jìn)入的氧，從而完成循環(huán)。