氫作為能源有許多優(yōu)越性。水通過光分解可制得氫，水的儲量很大，又比較低廉；氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無害、十分清潔的能源。氫在儲存、輸送上比電力損失小，而且氫燃燒熱值高，1千克氫燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于3千克汽油或4.5千克焦炭的發(fā)熱量。但是，在應(yīng)用中，氫的存儲與運輸以及利用太陽能分解水制取氫，一直是制約氫能發(fā)展的瓶頸。

 

 

 

再說燃料電池。它是把燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能“儲電”，而是一個小小的“發(fā)電廠”。燃料電池也有多種類型，經(jīng)過多年的探索，最有望用于汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池。它的工作原理是：將氫氣送到負(fù)極，經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中兩個電子被分離出來。這兩個電子在正極的吸引下，經(jīng)外部電路產(chǎn)生電流。失去電子的氫離子（質(zhì)子）可穿過質(zhì)子交換膜（即固體電解質(zhì)），在正極與氧原子和電子重新結(jié)合為水。由于氧可以從空氣中獲得，只要不斷給負(fù)極供應(yīng)氫，并及時把水（蒸汽）帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。

 

 

 

目前，對氫能源的利用主要是氫燃料電池。它不同于電能車的顯著特點是其沒有笨重的電池負(fù)荷，并且行駛里程沒有電能驅(qū)動汽車的限制。因此，氫燃料電池可以說是一種極佳的驅(qū)動動力。用這種動力驅(qū)動的汽車被稱為零污染的氫動力汽車

 

 

 

燃料電池是將燃料和電解質(zhì)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，也是繼火電、水電、核電之后的第四種發(fā)電裝置，是當(dāng)今發(fā)達(dá)國家十分重視的高新技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域。

 

 

 

氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑

 

 

 

氫氧燃料電池

 

 

 

氫氧燃料電池

 

 

 

，通過燃料的燃燒反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?，與原電池的工作原理相同。

 

 

 

氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應(yīng)氫氣，同時向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質(zhì)生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，這一類似于燃燒的反應(yīng)過程就能連續(xù)進(jìn)行。

 

 

 

工作時向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。

 

 

 

氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的裝置。

 

 

 

氫氧燃料電池的反應(yīng)物都在電池外部它只是提供一個反應(yīng)的容器

 

 

 

氫氣和氧氣都可以由電池外提供。

 

 

 

燃料電池是一種化學(xué)電池，它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學(xué)電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，它工作時需要連續(xù)地向其供給反應(yīng)物質(zhì)——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學(xué)電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。

 

 

 

具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，2013年正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)。

 

 

 

工作時向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。當(dāng)氫離子進(jìn)入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。此過程水可以得到重復(fù)利用，發(fā)電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙。

 

 

 

燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。

 

 

 

利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種"發(fā)電機(jī)"。

 

 

 

一般來講，書寫燃料電池的化學(xué)反應(yīng)方程式，需要高度注意電解質(zhì)的酸堿性。在正、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系。如氫—氧燃料電池有酸式和堿式兩種：