燃料電池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:
若電解質(zhì)溶液是堿、鹽溶液則
負(fù)極反應(yīng)式為:
正極反應(yīng)式為:
若電解質(zhì)溶液是酸溶液則
負(fù)極反應(yīng)式為:
正極反應(yīng)式為:
總反應(yīng)方程式為:
在堿溶液中,OHˉ含量極高,故負(fù)極處生成的H+會直接與OHˉ結(jié)合生成水,而正極處生成的OHˉ由于缺少H+結(jié)合而以離子的形態(tài)存在。酸性溶液則正好相反。
以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)并輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達(dá)3600瓦·時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8~0.97伏,為了滿足負(fù)載所需的工作電壓,往往由幾十個單體電池串聯(lián)成電池組。
為維持電池的正常運(yùn)轉(zhuǎn),須持續(xù)供應(yīng)氫和氧,及時排除反應(yīng)產(chǎn)物(水)和廢熱。電池組由以下幾部分組成:①氫氧供給分系統(tǒng):航天器攜帶的氫和氧采用超臨界液態(tài)貯存,可縮小貯罐體積,解決失重條件下氣、液態(tài)的分離問題,但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓(氧罐為6兆帕、氫罐為3~3.5兆帕)。②排水分系統(tǒng):主要有動態(tài)排水和靜態(tài)排水兩種方式。前者把帶有水蒸氣的氫氣循環(huán)輸送到冷卻裝置,使水蒸氣冷凝成水進(jìn)行分離;后者依靠多孔纖維編織材料(如燈芯)將冷凝后的水吸附出來,又稱燈芯排水。電池組排出的水經(jīng)凈化后可供航天員飲用或作冷卻劑。③排熱分系統(tǒng):電池組通過冷卻劑(如乙二醇水溶液)循環(huán),將廢熱帶到輻射器向外排放,以維持電池組正常工作的溫度范圍。④自動控制分系統(tǒng):包括電池組工作壓力、溫度、排水與排氣、電壓、安全和冷卻液循環(huán)等的控制與調(diào)節(jié)。所測量的參數(shù)傳送到航天員座艙的顯示器或由遙測設(shè)備發(fā)回地面。當(dāng)電池組出現(xiàn)故障時,自動切換到備份電池組供電。
















