周桂萍 史传红

1.国家电网技术学院 山东 济南 250002；2.华电国际潍坊发电有限公司 山东 潍坊 261201

0 引言

当前能源主要依赖煤炭、石油、天然气等矿物资源，但能源的短缺已成为未来经济发展的瓶颈。据美国能源部和世界能源理事会估算,地球上的煤炭、石油、天然气可供开采时间分别为210年、39年和60年［1］。矿物燃料的使用，还带来了诸如酸雨、臭氧层减少、温室气体效应、全球气候变暖等严重的环境问题。基于此，研究人员开始关注可替代／可再生的能源。

在发电领域，风电、光伏发电、燃料电池等分步式发电的研究近年来发展迅速。分步式发电是指位于消费者附近的小型发电系统。分步式发电的主要优点是可以节省由于长距离输电、配电线路、电压调整造成的损失，降低安装成本，调节高峰负荷［2］。与其他的分布式发电技术比较，燃料电池电能转换率高，污染物零排放，安装简便，可用于热电联产。

1 燃料电池工作原理

燃料电池是一种将反应的化学能直接转变为电能的装置，同时生成水并产生热量。燃料电池工作原理见图1［3］。燃料电池由电解质和两个电极组成，电极置于电解质两侧，并与其接触。电池负极（阳极）通入氢气，正极（阴极）通入氧气或其它氧化剂。在阳极上，氢气被分解为氢离子，释放自由电子。氢离子穿过中间的电解质层与另一侧的氧气结合生成稳定的产物水（电解质只允许氢离子通过），而自由电子通过外部电路流向阴极。电池阳极、阴极、以及……