磷酸燃料電池工作反應(yīng)原理

磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）是以濃磷酸為電解質(zhì)，以貴金屬催化的氣體擴散電極為正、負電極的中溫型燃料電池?？梢栽?50~220℃工作。具有電解質(zhì)穩(wěn)定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽極催化劑不易被CO毒化等優(yōu)點，是一種接近商品化的民用燃料電池。

燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸煤劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進人入燃料堆的負極（燃料極），同時捋氧輸送到燃料堆的正極（空氣極）進行化學反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。

陽極反應(yīng)：H2+2e-→2H+

陰極反應(yīng)：1/202+2H+→H2O+2e-

總反應(yīng)：1/202+H2→H2O

電池本體（即單個電池）的輸出電壓在無負荷的狀態(tài)下，為1[V]程度。提高電流密度，通常設(shè)計以0.6-0.7[V/單個電池]為額定值。無負荷狀態(tài)與實際電壓的差作為熱能而放出。并且，電池本體的發(fā)電效率不決定于電池面積，所以，燃料電池本質(zhì)上即使是下容量的，也是高效率的。實際使用上是按輸出的需要，把數(shù)十個以至數(shù)百個電池本體串聯(lián)而積成為電池組合體（stack）的。

磷酸燃料電池特點

①排氣清潔

燃料并不燃燒，就發(fā)電，所以幾乎完全沒有NOX，SOX。

②發(fā)電效率高

從來的內(nèi)燃機發(fā)電裝置時燃燒燃料驅(qū)動渦輪等機械能使發(fā)電機轉(zhuǎn)換出電能的，能量損耗大。但是，燃料電池發(fā)電上是把燃料的化學能直接變換成電能的，所以能量變換損失少。

③低噪音，低振動

不伴有旋轉(zhuǎn)機械的發(fā)電方式，所以是在低噪音、低振動下運轉(zhuǎn)。

磷酸燃料電池應(yīng)用

PAFC作為一種中低溫型（工作溫度180-210℃）燃料電池，不但具有發(fā)電效率高、清潔、適應(yīng)多樣燃料、無噪音、運轉(zhuǎn)費低、設(shè)置場所限制少、大氣壓運轉(zhuǎn)容易操作、安全性優(yōu)良、部分負荷特性好等特點，而且還可以熱水形式回收大部分熱量。

PAFC用于發(fā)電廠包括兩種情形：分散型發(fā)電廠，容量在10-20MW之間，安裝在配電站；中心電站型發(fā)電廠，容量在100MW以上，可以作為中等規(guī)模熱電廠。PAFC電廠比起一般電廠具有如下優(yōu)點：即使在發(fā)電負荷比較低時，依然保持高的發(fā)電效率；由于采用模塊結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝簡單，省時，并且電廠擴容容易。