三、中温型燃料电池

 

　　目前磷酸类燃料电池（

PAFC）是开发时间最长、具有最先进技术的燃料电池。80 年代，

IFC（国际燃料电池公司）决定对其前期商业化生产线进行投资，制造和销售 200kW 的
PAFC 装置，并将其投入市场。东芝公司在 80 年代末就已经努力使 PAFC 技术进入商用市场。
从此，

PAFC 技术就一直在静止燃料电池的市场中占据着显赫的位置。迄今为止，全球已经

安装了

500 多台套 PAFC 燃料电池装置。 

　　研究表明，这种燃料电池未能实现市场商业化的原因大致有以下几方面：

 

　　（

1）电效率最高为 40%，超过维修期限后会降到 35%甚至更低水平。通常情况下设备

的使用期限不超过

20000 运行 h。 

　　（

2）有些试验性的设备如东芝公司管理的 1 套 11MW 设备未能达到顶期的性能水平。 

　　（

3）美国和日本政府大幅度削缩用于 PAFC 技术研究和开发的投资。 

　　（

4）从迄今积累的经验及在改善设计参数和降低产品成本方面的潜力来看，让 PAFC

技术成功地跻身于当今的市场中的可能性是极低的。

 

　　四、高温燃科电池

 

　　

1.高温型燃料电池的特点 

　　高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用的特性。但是在高温型燃料电池产生
出电能之前需要较长的加热过程，因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动的各
种实用装置。此外，高温型燃料电池还具有以下特点：

 

　　（

1）不需要使用贵金属来催化电化学反应。一般情况下使用陶瓷材料。 

　　（

2）对 CO 完全没有限制。CO 参加到电化学反应过程并像 H2 一样被氧化。 

　　（

3）对燃料表现出高度灵活性。可以给这类燃料电池发电设备供应天然气，天然气在

设备内部被转换成

H2 和 CO。这意味着无需任何外部燃料，从而大大简化了发电设备的平

衡问题。

 

　　（

4）高温可以将燃气轮机连接到该系统上，在这种情况下，燃料电池发电设备是在

300kPa 压力下运行，并在不考虑燃气轮机输出的情况下将燃料电池的功率密度提高约
20%，因此使总的电效率提高 10%，可成倍地降低使用期限成本。 　　（5）较高的运行温
度也为排热提供了更多的灵活性。在电效率达

60%或更高水平的联合循环系统中可限制废热

排放，而在单循环下则会排放出更多的热量。

 

　　

2.高温燃科电池技术 

　　

MCFC 和 SOFC 是这类高温型燃料电池的 2 种技术。它们使用的材料不同。MCFC 是在

一只陶瓷容器中放入液态的金属碳酸盐作为电解液，如果没有采取防止电极老化的措施，
燃料电他的使用寿命会受到影响。

 

　　在

MCFC 中电化学反应是由 CO3 离子引发的。MCFC 采用的是颊型电池，和 SOFC 型

的管形设计方案相比，这种颊型电他的功率密度要稍微高一些。这在成本上要比

SOFC 型装

置优越。但在另一方面，由于

SOFC 所用的陶瓷材料非常稳定，可以用在 950-1000

℃范围

内，所以

SOFC 装置在抗老化性能上更具优越性。到目前为止，所有的长期电池试验和正在

运行的试验性机组都表明

SOFC 型装置的使用寿命可以达到 70000-80000h，是 MCFC 型的

2 倍。 
　　

MCFC 和 SOFC 两种技术在进行 100-250kW 功率范围的单循环现场试验中，成本都有

大幅度的下降。目前在

MCFC 开发上占有主导地位的是美国的 Fuel Cell Energy 公司及其在

德国的授权单位

MTU，日本的 Ishikawajima-Harima 重工（IHI）和三菱公司等。而 Siemens 

Westinghouse 在 SOFC 开发上处于领先水平。 
　　

3.SOFC 在配电市场方面的潜力 

　　经济的提升、人民生活水平的提高、人口的不断增加、工业化的蔓延等都对世界能源供给