磷酸燃料电池工作反应原理

磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池。可以在150~220℃工作。具有电解质稳定、磷酸可浓缩、水蒸气压低和阳极催化剂不易被CO毒化等优点，是一种接近商品化的民用燃料电池。

燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触煤剂转化成H2和CO2。经过如此处理后的燃料气体进人入燃料堆的负极（燃料极），同时捋氧输送到燃料堆的正极（空气极）进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。

阳极反应：H2+2e-→2H+

阴极反应：1/202+2H+→H2O+2e-

总反应：1/202+H2→H2O

电池本体（即单个电池）的输出电压在无负荷的状态下，为1[V]程度。提高电流密度，通常设计以0.6-0.7[V/单个电池]为额定值。无负荷状态与实际电压的差作为热能而放出。并且，电池本体的发电效率不决定于电池面积，所以，燃料电池本质上即使是下容量的，也是高效率的。实际使用上是按输出的需要，把数十个以至数百个电池本体串联而积成为电池组合体（stack）的。

磷酸燃料电池特点

①排气清洁

燃料并不燃烧，就发电，所以几乎完全没有NOX，SOX。

②发电效率高

从来的内燃机发电装置时燃烧燃料驱动涡轮等机械能使发电机转换出电能的，能量损耗大。但是，燃料电池发电上是把燃料的化学能直接变换成电能的，所以能量变换损失少。

③低噪音，低振动

不伴有旋转机械的发电方式，所以是在低噪音、低振动下运转。

磷酸燃料电池应用

PAFC作为一种中低温型（工作温度180-210℃）燃料电池，不但具有发电效率高、清洁、适应多样燃料、无噪音、运转费低、设置场所限制少、大气压运转容易操作、安全性优良、部分负荷特性好等特点，而且还可以热水形式回收大部分热量。

PAFC用于发电厂包括两种情形：分散型发电厂，容量在10-20MW之间，安装在配电站；中心电站型发电厂，容量在100MW以上，可以作为中等规模热电厂。PAFC电厂比起一般电厂具有如下优点：即使在发电负荷比较低时，依然保持高的发电效率；由于采用模块结构，现场安装简单，省时，并且电厂扩容容易。