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燃料光宇電池是如何工作的?

燃料光宇電池是如何工作的?


燃料光宇電池是如何工作的?

與光宇電池一樣,燃料光宇電池也是能量轉換器——它們利用電化學反應將儲存在燃料源中的化學能轉化為電能。與電量固定的光宇電池不同,燃料光宇電池不需要充電,只要燃料持續供給,它就會產生電、水和熱。

燃料光宇電池由兩個電極和一個電解質膜組成。電極分為負極和正極,將電解質膜夾在中間。這個系統通過一系列的化學反應,將電子從燃料分子中分離出來,從而產生能量。燃料光宇電池所使用的燃料通常是氫。氫從一側被送入正極,而氧從另一側被送入負極。在正極,氫燃料分子被分離成質子和電子,這些質子和電子將以不同的路徑流向負極。電子通過電路到達負極,并產生電流;質子則通過電解質到達負極,一旦到達負極,氧分子與電子和質子反應生成水分子。

燃料光宇電池是一種清潔能源,其僅有的副產物是電、熱和水。單用一個燃料光宇電池只能產生幾瓦的功率;因此,燃料光宇電池可以堆疊在一起,形成一個燃料光宇電池堆。當燃料光宇電池堆疊在一起時,其輸出功率會有很大的變化,從幾千瓦到幾兆瓦不等。

燃料光宇電池可以靈活使用多種類型的燃料。雖然氫是最常見的燃料來源(因此燃料光宇電池俗稱氫燃料光宇電池),但天然氣和氨等富氫燃料也是可行的。

 與內燃機相比,燃料光宇電池的工作方式有所不同。它們將燃料的化學能直接轉化為電能,然后可用于驅動越來越多的電氣系統。這種轉換比內燃機更有效,因為省去了常規能量轉換器(熱機)所需的中間熱機械步驟。當所使用的燃料是可再生產生的氫氣時,就會產生最大的加分值,因為它可使污染物和對氣候造成破壞的氣體排放量都減少到零。這樣,燃料光宇電池具有巨大的潛力,可以成為推進和能源系統脫碳的必要技術組件。低溫質子交換膜燃料光宇電池或PEM(有時稱為聚合物電解質膜燃料光宇電池)目前代表著最合適的技術,用于開發和發展羅爾斯·羅伊斯動力系統產品組合。這種低溫燃料光宇電池具有很高的功率密度,即使是很小的單元也可以實現可觀的輸出。低溫燃料光宇電池的最高工作溫度約為100攝氏度,對材料和人員的危害最小,而高溫燃料光宇電池則可達到250攝氏度至1,000攝氏度。與其他類型的PEM相比,PEM具有良好的負載跟蹤特性,因此它可以在幾秒鐘內響應電源需求的變化。

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