下一代儲(chǔ)能電池：六種燃料電池介紹

PEMFC

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）使用水基的酸性聚合物膜作為其電解質(zhì)，具有鉑基電極。PEMFC電池在相對(duì)低的溫度（低于100攝氏度）下操作并且可以定制電輸出以滿足動(dòng)態(tài)功率需求。由于相對(duì)低的溫度和使用基于貴金屬的電極，這些電池必須在純氫氣下操作。PEMFC電池是目前用于輕型車輛和材料處理車輛的領(lǐng)先技術(shù)，并且在較小程度上用于固定和其它應(yīng)用。PEMFC燃料電池有時(shí)也稱為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（也稱為PEMFC）。

氫燃料在陽極處被處理，其中電子與鉑基催化劑的表面上的質(zhì)子分離。質(zhì)子通過膜到達(dá)電池的陰極側(cè)，同時(shí)電子在外部電路中行進(jìn)，產(chǎn)生電池的電輸出。在陰極側(cè)，另一個(gè)貴金屬電極將質(zhì)子和電子與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生水，其作為唯一的廢物排出;氧可以以純化形式提供，或者在電極處直接從空氣中提取。

在升高的溫度下操作的PEMFC的變體被稱為高溫PEMFC（HTPEMFC）。通過將電解質(zhì)從水基改變?yōu)榛诘V物酸的系統(tǒng)，HTPEMFC可以在高達(dá)200攝氏度下操作。這克服了關(guān)于燃料純度的一些當(dāng)前限制，其中HTPEMFC能夠處理含有少量一氧化碳（CO）的重整產(chǎn)物。還可以通過消除加濕器來簡化設(shè)備的平衡。

HTPEMFCs不優(yōu)于低溫PEMFC;兩種技術(shù)都在其優(yōu)勢(shì)所在的地方找到了利基。下表總結(jié)了兩種PEMFC變量之間的差異

DMFC

直接甲醇燃料電池（DMFC）是一套相對(duì)較新的燃料電池技術(shù);它是在20世紀(jì)90年代由美國的幾個(gè)機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)明和開發(fā)的，包括NASA和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。它類似于PEM電池，因?yàn)樗褂镁酆衔锬ぷ鳛殡娊赓|(zhì)。然而，DMFC陽極上的鉑-釕催化劑能夠從液體甲醇中吸收氫，消除了對(duì)燃料重整器的需要。因此純甲醇可以用作燃料，因此名稱。

甲醇作為燃料提供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它是便宜的，但具有相對(duì)高的能量密度，并且可以容易地運(yùn)輸和儲(chǔ)存。其可以從可以保持充滿的儲(chǔ)液器或者在可以在使用時(shí)快速更換的盒中供應(yīng)到燃料電池單元。

DMFC在60℃至130℃的溫度范圍內(nèi)工作，并且傾向于用于具有適度功率要求的應(yīng)用，例如移動(dòng)電子設(shè)備或充電器和便攜式電源組。在各個(gè)國家中看到商業(yè)牽引的DMFC的一個(gè)特定應(yīng)用是用于材料搬運(yùn)車輛的DMFC動(dòng)力單元的使用。許多這些單元已經(jīng)銷售到商業(yè)倉庫，其中叉車通常用電池組供電。通過切換到燃料電池，倉庫可以在幾分鐘內(nèi)為其卡車加油，與為電池充電所需的時(shí)間相比。燃料電池還消除了對(duì)倉庫內(nèi)的電池充電基礎(chǔ)設(shè)施的需要，從而使得更多的占地面積可用于其他用途。

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