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燃料电池及其在绿色能源革命中的作用

来源:随意的风sydf | 编辑:随意的风sydf | 2021年4月6日() | 打印内容 打印内容

完善成熟的技术

“聚合物电解质膜燃料电池”表示该膜是该燃料电池的关键特征。它通常由塑料制成,类似于特氟龙。充当电解质的水饱和聚合物膜仅允许质子(带正电的氢原子核)从阳极穿过到阴极。该离子传导所需的膜中的水含量负责将操作温度限制为最大100℃。近年来,催化剂所需的贵金属(例如铂)的量一直在稳定减少。这已经导致成本大幅度降低,并且仍然是开发工作的重点。

对于罗尔斯·罗伊斯动力系统应用而言,PEM燃料电池是理想的选择,这归功于其高功率密度,高可扩展性,模块化设计能力以及由此带来的灵活性。例如,燃料电池可以直接内置在电池供电或电气化的能源系统中。该电池可实现高电效率(约50%)和高电流密度,并且使用非常安全。这使其不仅适合用作固定电源,例如以应急发电机或不间断电源的形式,还可以在船上使用作为移动电源。

为了进一步提高功率密度,当今的燃料电池系统有时会配备空气压缩机或电动涡轮增压器。与内燃机一样,压缩机或涡轮增压器将空气以2 bar至3 bar的压力泵入空气系统。几个串联的单个燃料电池可以串联形成一个堆,从而提高了电压。为了获得更高的性能,堆栈也可以并联连接。这将产生的电流量增加到串行连接所产生的电流的倍数。

在开发和应用燃料电池技术时,罗尔斯·罗伊斯动力系统企业吸取了深厚的专业常识和多年的经验(图2)。从1999年到2011年,共安装了26个高温燃料电池系统,即熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),并在各种应用领域中成功运行。电力和加压蒸汽的结合被广泛用于工业和卫生部门的过程中。该系统平均运行约22,000小时,并且已记录并分析了所有性能数据和经验值。尽管当时的市场条件和总体框架不支撑全面生产,但现在所有指示灯都变为绿色,可以将PEM燃料电池引入大众市场,作为驱动力的替代来源。

燃料电池应用

它们的特征意味着PEM燃料电池适用于当前由内燃机驱动的各种应用。其中,燃料电池可以在零碳数据中心,需求响应和船舶推进系统中发挥关键作用。

数据中心。数据中心是全球安全关键基础架构的一部分,包括医院,机场和电信中心。许多数据中心使用柴油发电机组提供应急电源。化石燃料(柴油)的燃烧不可避免地导致废气排放。如果使用燃料电池作为备用电源,那么散发出来的只有热量和潮湿的废空气。燃料电池系统没有活动部件,从而最大程度地减少了机械维护。燃料电池也比基于发动机的备用系统更高效。另一个优点是可以轻松扩展燃料电池系统的规模。更多的模块意味着更多的功率,燃料电池系统可以在以后轻松添加并随数据中心一起发展。

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