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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    燃料電池和蓄電池有何區別

    2021-04-25 ryder

    一相同點是:都是將化學能轉化為電能的裝置,故都稱為“電池”。


    二不同點:


    1蓄電池使用過程中有充放電循環,而燃料電池無充放電循環;


    2蓄電池是二次電池,而燃料電池是一次電池;


    3蓄電池無繼續供給燃料,并在電池內有可逆反應發生,而燃料電池中的反應物為繼續供給;


    4蓄電池的電解質一般為酸、堿、鹽的水溶液或其他介質溶液,燃料電池的電解質則可以為固體或熔鹽等(如SOFC的電解質可以為固體氧化物);


    5蓄電池使用溫度一般為室溫,而不同種類的燃料電池可在許多特定的溫度下運行(取決于電解質的工作溫度),如SOFC需要在600-1000攝氏度下工作;


    1.一次性電池,也叫干電池。因為這種化學電源裝置其電解質是一種不能流動的糊狀物,所以叫做干電池,這是相對于具有可流動電解質的電池說的。干電池不僅適用于手電筒、半導體收音機、收錄機、照相機、電子鐘、玩具等,而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫學等國民經濟中的各個范疇,十分好用


    隨著科學技術的發展,干電池已經發展成為一個大的家族,到目前為止已經約有100多種。常見的有一般鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鎂-錳干電池、鋅-空氣電池、鋅-氧化汞電池、鋅-氧化銀電池、鋰-錳電池等。


    2.蓄電池是電池中的一種,它的作用是能把有限的電能儲存起來,在適宜的地方使用。它的工作原理就是把化學能轉化為電能。


    它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極,填滿二氧化鉛的鉛板作正極,并用22~28%的稀硫酸作電解質。在充電時,電能轉化為化學能,放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時,金屬鉛是負極,發生氧化反應,被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發生還原反應,被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時,兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后,它又恢復到放電前的狀態,組成化學電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池,叫做二次電池。它的電壓是2V,通常把三個鉛蓄電池串聯起來使用,電壓是6V。汽車上用的是6個鉛蓄電池串聯成12V的電池包。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充硫酸,使電解質保持含有22~28%的稀硫酸。


    3.固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell,簡稱SOFC)屬于第三代燃料電池,是一種在中高溫下筆直將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效、環境友好地轉化成電能的全固態化學發電裝置。被普遍認為是在將來會與質子交換膜燃料電池(PEMFC)一樣得到廣泛普及使用的一種燃料電池。


    固體氧化物燃料電池的開發始于20世紀40年代,但是在80年代以后其研究才得到蓬勃發展。


    固體氧化物燃料電池是一種新型發電裝置,其高效率、無污染、全固態結構和對多種燃料氣體的廣泛適應性等,是其廣泛使用的基礎。


    固體氧化物燃料電池單體主要組成部分由電解質(electrolyte)、陽極或燃料極(anode,fuelelectrode)、陰極或空氣極(cathode,airelectrode)和連接體(interconnect)或雙極板(bipolarseparator)組成。


    固體氧化物燃料電池的工作原理與其他燃料電池相同,在原理上相當于水電解的“逆”裝置。其單電池由陽極、陰極和固體氧化物電解質組成,陽極為燃料發生氧化的場所,陰極為氧化劑還原的場所,兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑。工作時相當于一直流電源,其陽極即電源負極,陰極為電源正極。


    早期開發出來的SOFC的工作溫度較高,一般在800~1000℃。目前科學家已經研發成功中溫固體氧化物燃料電池,其工作溫度一般在800℃左右。一些國家的科學家也正在努力開發低溫SOFC,其工作溫度更可以降低至650~700℃。工作溫度的進一步降低,使得SOFC的實際使用成為可能。


    在固體氧化物燃料電池的陽極一側繼續通入燃料氣,例如:氫氣(H2)、甲烷(CH4)、城市煤氣等,具有催化作用的陽極表面吸附燃料氣體,并通過陽極的多孔結構擴散到陽極與電解質的界面。在陰極一側繼續通人氧氣或空氣,具有多孔結構的陰極表面吸附氧,由于陰極本身的催化作用,使得O2得到電子變為O2-,在化學勢的作用下,O2-進入起電解質作用的固體氧離子導體,由于濃度梯度引起擴散,最終到達固體電解質與陽極的界面,與燃料氣體發生反應,失去的電子通過外電路回到陰極。


    燃料電池是一種把燃料所具有的化學能筆直轉換成電能的化學裝置,又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能,不受卡諾循環效應的限制,因此效率高;另外,燃料電池用燃料和氧氣作為同時沒有機械傳動部件,故沒有噪原料,排放出的有害氣體極少;聲污染。由此可見,從節約能源和保護生態環境的角度來看,燃料電池是最有發展前途的發電技術。


    將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應筆直轉換成電能的發電裝置。燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運行,具有很高的經濟性。目前實際運行的各種燃料電池,由于種種技術因素的限制,再考慮整個裝置系統的耗能,總的轉換效率多在45%~60%范圍內,如考慮排熱利用可達80%以上。此外,燃料電池裝置不含或含有很少的運動部件,工作可靠,較少需要維修,且比傳統發電機組靜謐。另外電化學反應清潔、完全,很少萌生有害物質。所有這一切都使得燃料電池被視作是一種很有發展前途的能源動力裝置。[2]


    燃料電池是一種電化學的發電裝置,等溫的按電化學方式,筆直將化學能轉化為電能而不必經過熱機過程,不受卡諾循環限制,因而能量轉化效率高,且無噪音,無污染,正在成為理想的能源利用方式。同時,隨著燃料電池技術不斷成熟,以及西氣東輸工程提供了充分天然氣源,燃料電池的商業化使用存在著廣闊的發展前景。


    燃料電池是一種能量轉化裝置,它是按電化學原理,即原電池工作原理,等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學能筆直轉化為電能,因而實際過程是氧化還原反應。燃料電池主要由四部分組成,即陽極、陰極、電解質和外部電路。燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽極和陰極通入。燃料氣在陽極上放出電子,電子經外電路傳導到陰極并與氧化氣結合生成離子。離子在電場作用下,通過電解質遷移到陽極上,與燃料氣反應,構成回路,萌生電流。同時,由于本身的電化學反應以及電池的內阻,燃料電池還會萌生一定的熱量。電池的陰、陽兩極除傳導電子外,也作為氧化還原反應的催化劑。當燃料為碳氫化合物時,陽極要求有更高的催化活性。陰、陽兩極通常為多孔結構,以便于反應氣體的通入和產物排出。電解質起傳遞離子和分離燃料氣、氧化氣的作用。為阻擋兩種氣體混合導致電池內短路,電解質通常為致密結構。[3]

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