燃料電池の種類は何ですか？

現在、既知の燃料電池の種類は5種類あります。対応する電解質に関連付けられた名前。

（1）アルカリ形燃料電池（AFC）-電解質として水酸化カリウム溶液を使用します。

電解効率は非常に高いですが（最大60. 90％）、二酸化炭素などの不純物の純度に影響を与えます。操作では、純粋な水素と酸素を採用する必要があります。これは、宇宙飛行、国際工学およびその他の分野への適用を制限します。

（2）電解質として非常に薄いプラスチックフィルムを使用するプロトン交換膜燃料電池（PEMFC）。パワーウェイトレシオが高く、動作温度が低いこの電解液は、固定およびモバイルデバイスに適した理想的な材料です。

（3）電解質として200℃の高温のリン酸を使用するリン酸燃料電池（PAFC）。分散型コージェネレーションシステムでの使用に非常に適しています。

（4）溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC）の使用温度は650℃です。バッテリー効率は非常に高いですが、材料の需要は高いです。

（5）固体カイ酸素燃料電池（SOFC）は、使用される固体電解質です（ドリル

石酸化物）、性能はとても良いです。対応する材料とプロセスを採用する必要があります

バッテリーの動作温度が約1000℃であるため、技術。

燃料電池は、燃料の化学エネルギーの一種であり、電気化学発電機としても知られる電気化学プラントに直接変換されます。これは、第4種の発電技術の水力発電、火力発電、原子力発電に続くものです。燃料電池の化学エネルギーは、電気化学反応機構を介してギブズの自由エネルギーを電気に変換するため、サイクル効果ではなく車の影響を受けないため、高効率です。また、燃料と酸素を同時に機械的伝達部品として持たない燃料電池であるため、騒音原料や有害ガスの放出が少なく、まれです。騒音公害。したがって、エネルギーの節約と生態環境の保護の観点から、燃料電池は最も有望な発電技術です。[1]

電気化学反応による燃料と酸化剤の化学エネルギーを直接電力に変換します。燃料電池は理論上100％近くの熱効率で運転でき、非常に高い効率を持っています。燃料電池の実際の動作は、さまざまな技術的要因の制限により、エネルギー散逸システムのデバイス全体を考慮すると、熱利用が80％を超える可能性があることを考慮すると、全体的な変換効率は45％〜60％広い範囲でした。さらに、燃料電池デバイスは、可動部品がほとんどまたはまったく含まれておらず、信頼性の高い操作であり、従来の発電セットと比較してメンテナンスの必要性が少なく、静かです。追加の電気化学反応は、完全にクリーンで、有害物質を生成することはめったにありません。これらすべてにより、燃料電池は非常に有望なエネルギー発電所と見なされています。[2]

燃料電池は電気化学発電装置であり、等温の電気化学的方法に従って、熱機関プロセスなしで化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換します。カルノーサイクル、高いエネルギー変換効率、ノイズ、汚染はありません。エネルギー利用の理想的な方法。同時に、燃料電池技術が成熟し、西から東へのガスパイプラインプロジェクトに十分な天然ガス源を提供するとともに、燃料電池アプリケーションの商業化には幅広い開発の見通しがあります。[3]

燃料電池はエネルギー変換装置であり、電気化学の原理、ガルバニ電池の原理、燃料の化学エネルギーに蓄えられた等温性、および酸化剤を直接電気エネルギーに変換するため、実際のプロセスはREDOX反応です。燃料電池は、主にアノード、カソード、電解質、外部回路の4つの部分で構成されています。それぞれ燃料電池のアノードとカソードによる燃料ガスと酸化空気のアクセス。アノード放電時の燃料ガス、外部回路によるカソードへの電子伝導、および酸化ガス生成イオンとの結合。電界の影響下にあるイオンは、電解質を介してアノードに到達し、燃料ガスの反応によって、ループ、つまり電流を構成します。同時に、電気化学反応とバッテリーの内部抵抗のために、燃料電池は特定の熱を発生します。伝導電子に加えて、陰と陽のバッテリーの両極端には、REDOX反応触媒があります。燃料が炭化水素アノードの場合、より高い触媒活性が必要です。陰陽極は通常多孔質構造であるため、反応生成物ガスが泡立ち、放出されます。電解質イオンと燃料ガスの分離、酸化性ガスの作用。 2つのガスの混合を停止してバッテリーを短絡させるために、電解質は通常高密度構造です。[3]

燃料電池はこの原理の電気化学デバイスであり、組成と一般的なバッテリーは同じです。そのモノマー電池は、2つの電極（カソード電極とアノード、燃料酸化剤電極）と電解質の組成で構成されています。一般的に蓄電池内部の活物質は異なりますので、電池容量を制限してください。そして、燃料電池のプラスとマイナスは活性物質を含まず、触媒変換成分です。つまり、燃料電池は化学エネルギーを電気エネルギー変換機に変換することです。バッテリーの燃料と酸化剤には外部からの供給、反応があります。原則として、反応物の一定の入力、反応生成物が継続的に排出される限り、燃料電池は継続的に電気を生成することができます。ここで水素-燃料電池を説明するための例としての酸素燃料電池

この反応の水素-酸素燃料電池反応の原理は、水の電気分解の逆プロセスです。電極に従う必要があります：カソード：H2 + oh-2-2 h2o + 2 e-

正：1/2 o2 + H2O + e --2-2 oh-

セル応答：H2 + o2 = = 1/2 H2O

また、燃料電池本体だけが機能しません。

燃料電池

燃料電池

反応物供給システム、熱除去システム、排水システム、電気制御システム、安全装置などを含む、対応する補助システムのセットを用意します。

燃料電池は通常、イオン伝導性電解質プレートと、燃料と空気（カソード）の構成の両側にあるポール（アノード）によって形成され、ガス流の両側では、ガス流の効果は燃料ガスを作ることですフロースルー内の空気（酸化ガス）。

実際の燃料電池の電解質での作業のために、反応に関連する電解質イオン種も異なります。 PAFCと水素イオン（H +）に関連するPEMFCの反応、反応は次のとおりです。

燃料は：H2 = = 2 h + + e-2（1）

空気は非常に：2 1/2 o2 + 2 h + + e- = = H2O（2）

すべて：H2 + o2 = = 1/2 H2O（3）

燃料では、H +および-e、H +への燃料ガスH2の供給は、外部負荷回路を介して電解質およびO2.Eの空気供給側反応に移動し、次に空気側に逆戻りして空気に参加します副反応。一連の反応がeに寄与し、外部回路を介して継続的に発生し、発電を構成します。また、H2とO2によって生成されるタイプH2Oの式（3）からわかるように、他の応答はありません。H2は化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。しかし実際には、電極反応には一定の抵抗があり、生成される熱エネルギーの一部につながる可能性があるため、電気に変換される割合が減少します。コンポーネントとして知られているセルのグループの反応を引き起こし、結果として生じる電圧は通常、ボルトよりも低くなります。したがって、高電圧反応器に部品多層重ね合わせ法を採用するためのより大きな努力をするために。コンポーネント間および燃料ガスと空気分離の間の電気接続は、下見板張りと呼ばれ、上下のフローコンポーネントにガスを装備し、PAFCとPEMFCのパーティションは炭素材料で構成されています。出力のヒープは、電圧と電流、電流とバッテリーの反応面積比の積によって決まります。

PEMFC膜用のPAFC電解質濃縮リン酸水溶液およびプロトン伝導性高分子電解質。多孔質炭素電極を採用し、反応を促進するために、Ptを触媒として、燃料ガスのCOが被毒を引き起こし、電極性能を低下させます。 PAFCおよびPEMFCの適用では、燃料ガスに含まれるCOの量を制限する必要があります。特に、低温作業では、PEMFCを厳密に制限する必要があります。

燃料電池は、リン酸塩の基本的な組成と反応原理です。変更に水蒸気を追加した後、燃料ガスまたは都市ガス、燃料はH2、COと水蒸気の混合物に変換され、COと水はシフトリアクター触媒剤でさらにヒッチ燃料ガスをカソード（燃料）のヒープに処理した後、同時に化学反応のために燃料アセンブリの正（空気）に酸素を運び、触媒の効果ですばやく生成します電気と熱。

タイプ相対PAFCとPEMFC、高温燃料電池MCFCとSOFCは触媒作用を持たず、石炭ガス化ガスの主成分であるCOは直接燃料として使用できますが、高品質の排気ガスを組み合わせて使用することも簡単です。サイクル発電など

MCFCの主要コンポーネント。電極反応に関連する電解質（通常は炭酸Kと混合されたLiの場合）と、次の2枚のプレート電極（空気極のある燃料）で上下に、2つの電極がそれぞれ燃料ガスと酸化ガスチャンバーの横方向の流れ、電極ホルダーを含みます等、溶融液のMCFC電解液使用温度で約600〜700℃、イオン伝導体の形成。ニッケルは多孔質プラスミドであり、金属の腐食に耐性のある空気室を形成していました。

動作原理はMCFCです。電気と結合したO2（空気）の空気、およびCO2によって生成されたCO32-（炭酸イオン）、電解質CO32-は燃料側に移動され、H +の燃料供給として結合され、e-、H2O、およびCO2が生成されます。同時に。化学反応は次のとおりです。

燃料は：H2 + CO32- = = H2O + CO2 + 2 e-（4）

空気、CO2 + o2 + 2 e-1 / 2 = = CO32-（5）

すべて：H2 + o2 = = 1/2 H2O（6）

反応では、e-PAFCの存在、それは燃料から放出され、外部回路を介して空気に逆戻りし、e-によって外部ループで燃料電池発電の中断のない流れが実現されます。さらに、MCFCの最大の特徴は、CO32イオンへの応答を支援する必要があるため、酸化剤ガスの供給には炭酸ガスが含まれている必要があります。また、バッテリー内部の天然ガスCH4改質の主成分となるバッテリーパック触媒の内部で、バッテリー内部直接生成H2法が開発されました。また、燃料がガスである場合、その主成分であるCOとH2Oの反応によりH2が生成されるため、燃料として使用するCOと同等になります。より大きな出力を得るために、通常、Ni下見板張りとステンレス鋼を採用して製造します。

SOFCはセラミック材料で構成され、電解質は通常ZrO2（ZrO2）を採用し、YSZ（安定化ジルコニア）の安定化および使用としてO2-導電性Y2O3（酸化イットリウム）を構成します。電極NiとYSZの複合多孔質金属セラミックには燃料を使用し、エアポールはLaMnO3（酸化ランタンマンガン）を採用し、LaCrO3（酸化ランタンとクロム）を使用したパーティション化。 、低温SOFC下で発生した亀裂の熱膨張差によって引き起こされます。フラットや他の燃料電池に加えてバッテリーの形状を作り、シリンダーの応力集中を避けるために開発されました。 SOFCの式は次のとおりです。

燃料は：H2 + O2- = = H2O + 2 e-（7）

空気は非常に：1/2 O2 + 2 e- = = O2-（8）

すべて：H2 + o2 = = 1/2 H2O（9）

電解質と可動性によって生成された燃料H2は、O2-生成されたH2Oおよびe-と反応します。O2およびe-O2-によって生成された空気。H2およびO2H2Oによって生成された他の燃料電池とすべて同じです。タイプは熱間加工に属するため、他の触媒作用がない場合は、H2 CH4ガスに改質された主成分を直接内部で使用することはできず、ガス成分COは直接燃料として使用できます。

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