碱性燃料电池 (AFC)的定义

碱性燃料电池 (AFC)

制造和运营成本低，特别是对于堆栈而言。碱性燃料电池已成为包括航天飞机在内的航空航天领域的首选技术。PEM 隔板的成本在每平方米 800 到 1,100 美元之间，而用于碱性系统的隔板成本几乎可以忽略不计。（铅酸电池的隔板每平方米 5 美元。）水管理简单，不需要压缩机和其他外围设备；效率在 60% 范围内。缺点是 AFC 的物理尺寸比 PEM 大，并且需要纯氧和氢气作为燃料。污染城市中存在的二氧化碳量会使烟囱中毒，这将 AFC 限制在专门应用上。

固体氧化物燃料电池 (SOFC)

在这些选择中，固体氧化物 (SOFC) 是开发最少的，但由于电池材料和电堆设计的突破而重新受到关注。新一代陶瓷材料不再在 800–1,000°C (1,472–1,832°F) 的极高工作温度下运行，而是将核心温度降至更易于管理的 500–600°C (932–1,112°F) . 这允许使用传统的不锈钢而不是昂贵的陶瓷作为辅助部件。电力公司使用三种类型的燃料电池，即熔融碳酸盐、磷酸和固体氧化物燃料电池。

PEM 的污染物一氧化碳是 SOFC 的燃料。能够在没有指定重整器的情况下接受碳基燃料并提供高效率为这种类型的燃料电池带来了显着优势。通过使用热副产品运行蒸汽发生器的热电联产将 SOFC 的效率提高到 60%，是燃料电池中效率最高的之一。不利的是，高堆温度需要用于核心的特殊材料，这会增加制造成本并缩短使用寿命。高温允许通过催化重整过程直接从天然气中提取氢气。

直接甲醇燃料电池 (DMFC)

便携式燃料电池受到关注，最有前途的发展是直接甲醇 燃料电池。这种小型装置制造成本低廉、使用方便且不需要加压氢气。DMFC 具有良好的电化学性能，可以通过喷入液体或更换墨盒来重新填充。这样可以在不停机的情况下继续运行。

制造商承认，用燃料电池直接替代电池还需要数年时间。为了弥合差距，微型燃料电池充当充电器，为车载电池提供持续运行。此外，甲醇有毒且易燃，乘客可以携带多少燃料上飞机有限制。2008 年，交通部发布了一项规定，允许乘客和机组人员携带经批准的燃料电池，其中装有甲醇盒和最多两个额外的 200 毫升（6.76 液体盎司）备用盒。该规定尚未扩展到瓶装氢气。

事态发展

局限性包括启动时间慢、功率输出低、对功率需求的响应迟缓、负载能力差、功率带宽窄、使用寿命短和成本高。与电池类似，所有燃料电池的性能都会随着时间的推移而降低，电池组的效率也会逐渐降低。这种性能损失在 ICE 中不太明显。

1kW以下的燃料电池一般不加压，只用风扇辅助供氧；1kW 以上的燃料电池是加压的，并且包括一个降低效率的压缩机，而且系统会变得相当嘈杂。燃料电池相对较高的内阻提出了进一步的挑战。电池组中的每个电池在开路时产生大约 1 伏电压；重负载会导致显着的电压降。与电池类似，功率带宽会随着年龄的增长而降低。众所周知，电池组中的单个电池也会导致故障，而污染物是主要原因。图 6显示了作为负载函数的电压和功率带宽。燃料电池在 30% 的负载系数下运行最佳；更高的负载会降低效率。这种情况和不良的节气门响应会使燃料电池进入支持模式或充电器以保持电池充电。正如开发人员所希望的那样，独立电源并未实现。