分析新能源燃料電池和鋰電池的工作原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-29 14:15
點(diǎn)擊量：次
分析了氫新能源燃料電池和鋰電池的工作原理。除鋰電池外，氫燃料電池汽車作為新能源汽車的重要發(fā)展方向，無疑是目前的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。氫燃料電池具有無污染、無噪音、高效率等優(yōu)點(diǎn)，因此這種電池的出現(xiàn)迅速受到消費(fèi)者和各大汽車公司的關(guān)注。
鋰電池。JPG
氫新能源燃料電池的工作原理
氫燃料電池是將氫和氧的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)。氫和氧分別供給陽極和陰極。氫氣通過陽極向外擴(kuò)散，并與電解液發(fā)生反應(yīng)。氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng)。氫和氧分別供給陽極和陰極。氫氣通過陽極向外擴(kuò)散，并與電解液發(fā)生反應(yīng)，通過外部負(fù)載釋放電子到達(dá)陰極。
氫燃料電池對環(huán)境沒有污染。他們使用電化學(xué)反應(yīng)而不是燃燒或儲(chǔ)存電池。典型的傳統(tǒng)備用電源解決方案，燃燒釋放污染物，如COx, NOx, SOx氣體和灰塵。燃料電池只產(chǎn)生水和熱。如果氫是由可再生能源生產(chǎn)的，那么這個(gè)循環(huán)就完成了，沒有任何有害的排放。
氫燃料電池是一個(gè)嚴(yán)格意義上的發(fā)電機(jī)，一個(gè)電化學(xué)發(fā)電機(jī)，就像一個(gè)發(fā)電廠，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。此外，氫燃料電池電極是由一種特殊的多孔材料制成的，這是氫燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)。它不僅為氣體和電解質(zhì)提供了一個(gè)大的接觸面，而且還可以作為電池化學(xué)反應(yīng)的催化劑。
氫作為一種能源有許多優(yōu)點(diǎn)。水的光解可以產(chǎn)生氫氣，儲(chǔ)量大，成本低。氫燃料燃燒后產(chǎn)生水，水是一種無害、清潔的能源。氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本比電要低，而且它有更高的熱值。一公斤氫燃燒的熱量相當(dāng)于三公斤汽油或4.5公斤可樂。然而，氫氣的儲(chǔ)運(yùn)和利用太陽能分解水制氫一直是制約氫能發(fā)展的瓶頸。
氫燃料電池的基本原理是反向反應(yīng)電解水,分別是陽極和陰極的氫氣和氧氣供應(yīng),氫在陽極向外傳播,并與電解液發(fā)生反應(yīng),釋放電子通過外部負(fù)載到陰極,它是一種將存在于燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。它看起來像一個(gè)帶有正極和負(fù)極以及電解質(zhì)的電池，但是氫燃料電池汽車不需要充電，它們只需要被氫化。例如，純電動(dòng)汽車的電池就像一個(gè)儲(chǔ)能發(fā)電站，而氫燃料電池就像一個(gè)發(fā)電站。
分析了鋰電池的工作原理
鋰電池的充放電過程是鋰離子在正極和負(fù)極材料中的嵌入和去嵌入，同時(shí)伴隨著能量的吸收和釋放。充電鋰離子電池:鋰離子與正極材料脫離，通過電解液到達(dá)負(fù)極。吸收電子后，將其嵌入陽極材料中，形成高能嵌入化合物。鋰離子電池放電:鋰離子從負(fù)極材料中脫開并釋放電子。Li+通過電解液到達(dá)正極，吸收電子，插入正極材料中形成相對穩(wěn)定的嵌入化合物。
鋰離子電池是一種可充電電池，其工作原理是鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間來回嵌入和去嵌入。在可充電電池中，鋰離子從正極脫嵌，通過電解液嵌入負(fù)極。負(fù)極處于富含鋰的狀態(tài)。當(dāng)卸貨時(shí)，情況正好相反。一般來說，以鋰為電極的電池是現(xiàn)代高性能電池的代表。
當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子在電池正極形成，鋰離子通過電解液到達(dá)負(fù)極。負(fù)碳呈層狀結(jié)構(gòu)，有許多微孔。到達(dá)負(fù)極的鋰離子被嵌入碳層的微孔中。
