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氢燃料电池原理是什么

字号:T|T2014-9-26 14:22:16 来源:金投能源 编辑:xuyurong

金投能源网为您提供新能源百科知识分析,本文介绍了氢燃料电池原理。氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应,燃料电池的产物是电和水。

氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应,燃料电池的产物是电和水。具体反应过程为:电池阳极上的氢在催化剂作用下分解为质子和电子,带阳电荷的质子穿过隔膜到达阴极,带阴电荷的电子则在外部电路运行,从而产生电能。在阴极上的氧离子在催化剂作用下和电子、质子化合反应成水。电池组通过像这样大量串联的燃料电池,就可以产生足够的电能来驱动汽车。

氢燃料电池与普通电池的区别主要在于:干电池、蓄电池是一种储能装置,是把电能贮存起来,需要时再释放出来;而氢燃料电池严格地说是一种发电装置,像发电厂一样,是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。

氢燃料电池本质是水电解的“逆”装置,主要由三部分组成,即阳极、阴极、电解质,如下图。其阳极为氢电极(电池负极),阴极为氧电极(电池正极)。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。

以质子交换膜燃料电池为例,其工作原理如下:

(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极;

(2) 在阳极催化剂的作用下,1 个氢分子解离为 2 个氢质子,并释放出 2 个电子,阳极反应为:2H2→4H++4e-。

(3) 在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,在阴极催化剂的作用下,氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水,阴极反应为:O2+4H++4e-→2H2O。总的化学反应为:2H2+O2=2H2O

电子在外电路形成直流电。因此,只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气,就可以向外电路的负载连续地输出电能。

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