PAFC(磷酸燃料電池)是-種以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池。PAFC采用重整天然氣作燃料,空氣做氧化劑,浸有濃磷酸的SiC微孔膜作電解質(zhì),Pt/C作催化劑,工作溫度200℃。PAFC產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)直交變換后以交流電的形式供給用戶。
PAFC是目前單機(jī)發(fā)電量最大的-種燃料電池。50200kW功率的PAFC可供現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,1000kW功率以上的PAFC可應(yīng)用于區(qū)域性電站。目前在美國(guó)、加拿大、歐洲和日本建立的大于200kW的PAFC的電站已運(yùn)行多年,4500kW和11000kW的電站也開始運(yùn)行。
PAFC的主要技術(shù)突破是采用炭黑和石墨作電池的結(jié)構(gòu)材料。至今還未發(fā)現(xiàn)除炭材外的任何-種材料不但具有高的電導(dǎo),而且在酸性條件下具有高的抗腐蝕能力和低費(fèi)用。因此可以說(shuō),采用非炭材、制備費(fèi)用合理的酸性燃料電池是不可能的。
PAFC仍是世界范圍內(nèi)唯一商業(yè)化的燃料電池技術(shù),可滿足一部分市場(chǎng)的需求。最著名的PAFC發(fā)電系統(tǒng)是ONSI公司的200kW系統(tǒng),許多這種電站在世界各地運(yùn)行。PAFC的主要開發(fā)商是美國(guó)的ONSI和日本的富士、東芝和三菱。大部分已經(jīng)運(yùn)行或正在運(yùn)行的PAFC電站功率在50 -200kW之間,還有少量MW級(jí)和10MW級(jí)電站。
PAFC的電極和電解質(zhì)技術(shù)已進(jìn)人成熟階段.電池堆部件的生產(chǎn)已形成批量和規(guī)模,但在價(jià)格上仍不能與傳統(tǒng)的電源競(jìng)爭(zhēng)。因而開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何提高PAFC技術(shù)的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。重點(diǎn)是優(yōu)化系統(tǒng),提高功率密度,降低成本。
1991年運(yùn)行的東京灣五井11 M W PA FC發(fā)電廠電池堆的功率密度為0. 142W/c襯。因而20世紀(jì)90年代初期國(guó)際燃料電池公司(IFC, ONSI的母公司)的研發(fā)目標(biāo)是功率密度0.188W/c m2,壽命40000h,成本400美元/kW。現(xiàn)在部分目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或突破。功率密度達(dá)到0. 306 W/cm2,即平均單電池電壓0. 71V,電流密度43一mA/cm2。千小時(shí)電壓降為4mV,
三菱電機(jī)株式會(huì)社對(duì)電池堆的元件開發(fā)也取得進(jìn)展,其50O W小型電池堆在200一250mA/c耐運(yùn)行10000h,千小時(shí)電壓降僅為2mV。
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