定義

 

燃料電池是一種不需要經(jīng)過(guò)卡諾循環(huán)的電化學(xué)發(fā)電裝置，具有很高的能量轉(zhuǎn)化率。燃料和空氣被輸入燃料電池，電就神奇地產(chǎn)生了。它看起來(lái)像一個(gè)帶有正極和負(fù)極、電解質(zhì)等的電池，但本質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”，而是一個(gè)“發(fā)電廠(chǎng)”。燃料電池也被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換裝置，因?yàn)樵谀茉崔D(zhuǎn)換過(guò)程中，燃料電池產(chǎn)生的氮氧化物和硫氧化物少，污染環(huán)境。由于這些優(yōu)點(diǎn)，燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)環(huán)保高效的新型發(fā)電技術(shù)之一。隨著研究的不斷突破，燃料電池已被應(yīng)用于電站、微電源等方面。

 

2. 基本結(jié)構(gòu)

 

燃料電池的基本結(jié)構(gòu)由陽(yáng)極、陰極、電解液和外部電路四部分組成。陽(yáng)極通常是氫，陰極是氧。陽(yáng)極和陰極都需要含有一定量的電催化劑來(lái)加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，電極之間有電解質(zhì)。

 

分類(lèi)3。

 

燃料電池有很多種類(lèi)型，也有很多種分類(lèi)方法。根據(jù)不同的方法，大致可以分為以下幾類(lèi):

 

(1)按工作機(jī)理分類(lèi):可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池;

 

(2)按電解質(zhì)類(lèi)型分類(lèi):酸、堿、熔鹽或固體電解質(zhì);

 

綜述了燃料電池的研究進(jìn)展

 

圖2。燃料電池的詳細(xì)分類(lèi)

 

(3)燃料種類(lèi)分類(lèi):有直接燃料電池和間接燃料電池;

 

(4)根據(jù)燃料電池的工作溫度，有低溫類(lèi)型(小于200℃);中溫型(200-750℃);高溫(750℃以上)。

 

原則4。

 

燃料電池的工作原理比較簡(jiǎn)單，主要包括燃料氧化和氧還原兩個(gè)電極反應(yīng)和離子轉(zhuǎn)移過(guò)程。早期的燃料電池相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要電解質(zhì)來(lái)運(yùn)輸離子和兩個(gè)固體電極。當(dāng)以氫氣為燃料,氧氣為氧化劑時(shí),燃料電池的陰陽(yáng)極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為:

 

陽(yáng)極:h2 - 2h + + e -2

 

陰極:1/2 o2 + 2 h + + e - 2 - H2O

 

總反應(yīng):H2+1/2 o2→H2O

 

其中H2通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)陽(yáng)極，在催化劑的作用下被氧化成和e-。之后，H+通過(guò)電解液到達(dá)陰極，電子也通過(guò)外部電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載做功后到達(dá)陰極，與O2發(fā)生還原反應(yīng)(ORR)。