零碳建筑技术之燃料电池热电联产
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发布时间：2024-10-24 09:47
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时间：2024-11-09 15:20
绿色能源领域，太阳能和风能等可再生能源是关键部分。尽管它们环保，但存在间歇性供应和空间限制问题。热电联产技术提供了一种优化能源利用，减少排放和节省燃料的方法。通过热电联产系统，原本会被浪费的热量得到有效利用，产生清洁、低碳的蒸汽，提高能源效率。
热电联产（CHP）同时产生电能和热能，能从单一能源源中高效利用，尤其适用于可再生或低/零碳能源。吸收冷却循环进一步开发了三重热电联产（Trigeneration），实现电能、热能和冷却的协同产出。冷热电联产系统直接在使用点为客户提供多种能源，减少能源传输过程中的损耗，显著降低碳排放，是建筑领域不可或缺的节能系统。
燃料电池热电联产进一步优化了热电联产技术。它通过将燃料化学能直接转换为电能，实现高效、清洁的发电过程，同时通过制冷机等设备回收废热，为建筑提供冷、热、电综合服务，减少能耗，支持低碳经济。
燃料电池技术在效率、响应速度、排放、稳定性、环境友好性、噪声水平和可靠性等方面展现出显著优势。中国在燃料电池技术的研发和应用上取得了显著进展，包括PEMFC、PAFC、AFC、MCFC和SOFC等不同类型的燃料电池。PEMFC以其高效、小型化、低温运行特点，成为分布式能源系统的重要原动机，广泛应用于冷热电联产系统。
PEMFC工作原理基于催化层中电化学反应产生热量，同时伴有不可逆热、焦耳热和相变潜热。通过合理设计冷却系统，充分利用PEMFC产生的余热，实现热电联产，大幅提高能源综合利用效率。微型热电联产系统集成PEMFC技术，为家庭提供冷、热、电一体化服务，满足生活需求。
日本的“ENE-FARM”项目展示了燃料电池热电联产在家庭应用的成功案例。该系统使用天然气重整产生氢气作为燃料，实现高效发电和热能利用，同时具备灾备电源功能，为用户提供稳定供电。在节能减排和应对自然灾害方面，“ENE-FARM”系统发挥重要作用，减少家庭碳排放，提供电力和热能供应。
中国佛山南海丹青苑的氢能进万家智慧能源示范社区项目，将分布式燃料电池热电联产系统与太阳能光伏结合，实现多能互补微电网，为社区住户提供电力、暖气和生活热水，减少碳排放，推动能源自给和零碳社区建设。
贵阳市经开区新能源产业示范基地的100kW质子交换膜燃料电池热电联产系统，展示了燃料电池在大型固定式发电场景中的应用，实现高效发电和余热回收，推动氢能产业发展。
总体而言，燃料电池热电联产技术在能源利用效率、清洁性、稳定性等方面展现出巨大潜力，为建筑领域实现零碳未来提供关键支持。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，该技术在节能减排、促进能源转型方面将发挥越来越重要的作用。
