家用燃料电池

家用燃料电池或住宅燃料电池是用于一次或备用发电的电化学电池。它们类似于较大的工业固定燃料电池，但建造规模较小，用于住宅用途。这些燃料电池通常基于热电联产(CHP)或微型热电联产(Micro-CHP)技术，既产生电力，又产生热水或空气。一个商业化的电池在日本被称为Eni-Farm，并得到了地方政府的支持，它使用天然气为燃料电池供电，从而产生电力和热水。

由于燃料电池通常不可能始终准确地产生所需的电量和热量，因此家用燃料电池通常不是独立装置。相反，当电力生产高于或低于所需时，他们可能会依赖电网。此外，家用燃料电池可以与仅产生热量的传统熔炉结合使用。例如，德国Viessmann公司生产的家用燃料电池功率为0.75kW，热功率为1kW，与传统的19kW产热炉集成，利用电网满足燃料电池生产上下的电力需求。PEMFC燃料电池m-CHP在低温（50至100°C）下运行，需要高纯度氢气。它容易受到污染，可以进行更改以在更高的温度下运行并改进燃料重整器。SOFC燃料电池m-CHP在高温（500至1,000°CP）下运行，可以处理不同的能源，但高温需要昂贵的材料来处理温度。可以进行更改以在较低温度下运行。由于温度较高，SOFC通常具有较长的启动时间。

由于家用燃料电池产生的电能和热能都在现场使用，因此理论效率接近xxx。这与传统或燃料电池非家用电力生产形成鲜明对比，后者既有传输损耗，也有无用的热量，需要额外的能源消耗来供家庭取暖。如上所述，家用燃料电池通常不能始终准确地产生所需的热量和电量，因此通常不是独立安装，而是与传统的熔炉结合并连接到电网供电需求高于或低于燃料电池产生的需求。因此，整体效率低于xxx。家用燃料电池的最佳效率已引起一些国家，如德国，

家用燃料电池的设计和制造可以安装在室内机械室或室外——在后台24/7安静地运行。通过家庭的主服务面板连接到公用电网并使用净计量，家庭燃料电池很容易与现有的电气和水力系统集成，并符合公用事业互连要求。在电网中断的情况下，系统会自动切换到电网独立模式运行，以便在电网停电时为家中的专用电路提供持续的备用电源。如果需要，它也可以修改为离网运行。

20家公司已在其建筑物中安装了BloomEnergy燃料电池，包括Google、eBay和FedEx。eBayCEO告诉60Minutes，他们在安装9个月内节省了100,000美元的电费。直到2014年，总部位于俄勒冈州的ClearEdgePower在JackieAutry、湾区财富经理BruceRaabe和风险投资人GaryDillabough的家中安装了5kW系统。2013年，全球64%的燃料电池微热电联产在2012年的销售额中超过了传统的机械旋转系统。

燃料电池的平均寿命约为60,000小时。对于在夜间关闭的PEM燃料电池单元，这相当于估计寿命在10到15年之间。

大多数家用燃料电池在每瓦安装美元的基础上可与住宅太阳能光伏系统相媲美。一些天然气驱动的家用燃料电池每年产生的能量是相同大小的太阳能装置的八倍，即使在xxx的太阳能位置也是如此。例如，一个5kW的家用燃料电池每年可产生约80MWh的电能和热能，而5kW太阳能系统的发电量约为10MWh。然而，这些系统不能直接比较，因为太阳能是一种可再生资源，基本上没有运营成本，而天然气则两者都不是。假设充分利用电力和热负荷，家用燃料电池的运营成本可低至每千瓦时6.0美分，以天然气每热1.20美元计算。住宅燃料电池的初始资本成本可能很高——截至2012年12月，松下和东京燃气有限公司在安装前以22,600美元的价格在日本销售了约21,000台PEMEni-Farm装置。

在美国，作为可再生能源政策的一部分，家用燃料电池有资格在州和联邦层面获得大量奖励和回扣。例如，加州自发电激励计划(SGIP)回扣（每千瓦2,500美元）和联邦税收抵免（每千瓦住宅1,000美元和每千瓦商业3,000美元）将显着降低客户的净资本成本。对于企业来说，额外的现金优势可以从xxx和燃料电池的加速折旧中实现。此外，家用燃料电池在许多服务领域获得净计量信用，用于通过将其放回公用电网而产生但未使用的任何多余电力。州可再生能源和效率激励措施数据库(DSIRE)提供了有关促进可再生能源和能源效率的州、地方、公用事业和联邦激励措施的全面信息。

家用燃料电池是一个新市场，代表了能源来源的根本转变。安装在美国家庭中的个人家庭燃料电池系统成为美国能源独立大局的一部分。家用燃料电池的最终好处将是最终创建分布在社区和商业园区的微型热电联产系统网络。这种分布式发电方式的自发电将确保并增加美国的发电能力，使未使用的电力能够被送回电网，而无需增加新的发电厂和输电线路。将家用燃料电池系统引入家庭有可能使人们脱离电网，在能源效率方面发挥重要作用，并减少美国对外国能源进口的依赖。