燃料電池是一種化學(xué)電池，它使用物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反響時(shí)釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點(diǎn)看，它和其他化學(xué)電池如錳干電池、鉛蓄電池等是相似的。但是，它作業(yè)時(shí)需求接連地向其供給反響物質(zhì)——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學(xué)電池不大一樣。由于它是把燃料經(jīng)過化學(xué)反響釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。具體地說(shuō)，燃料電池是使用水的電解的逆反響的“發(fā)電機(jī)”。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中心的電解質(zhì)板所組成。開始，電解質(zhì)板是使用電解質(zhì)進(jìn)入多孔的板而形成，現(xiàn)在正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)。

 

　　作業(yè)時(shí)向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起效果的成分為氧氣）。氫在負(fù)極分解成正離子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，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。這正是水的電解反響的逆進(jìn)程。

 

　　使用這個(gè)原理，燃料電池便可在作業(yè)時(shí)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(lái)講，書寫燃料電池的化學(xué)反響方程式，需求高度注意電解質(zhì)的酸堿性。在正、負(fù)極上發(fā)作的電極反響不是孤立的，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，在酸溶液中負(fù)極反響式為：2H2-4e-==4H+ 正極反響式為：O2 + 4H+ +4eˉ== 2H2O；如是在堿溶液中，則不可能有H+呈現(xiàn)，在酸溶液中，也不可能呈現(xiàn)OHˉ。

 

　　若電解質(zhì)溶液是堿、鹽溶液則負(fù)極反響式為：2H2 + 4OHˉ-4eˉ==4H20 正極為：O2 + 2H2O + 4eˉ==4OHˉ

 

　　若電解質(zhì)溶液是酸溶液則負(fù)極反響式為：2H2-4eˉ=4H+（陽(yáng)離子），正極為：O2+4eˉ+4H+=2H2O

 

　　回憶規(guī)律如下：

 

　　堿性條件下，容易記住正極的O2、H2O、eˉ、4OHˉ前面的系數(shù)分別為1、2、2、4，再用總反響方程式減去上式即可。酸性條件下，易記住負(fù)極反響式（4H+）+（-4eˉ）=2H2，經(jīng)過移項(xiàng)能夠得到所需求的方程式，同樣用總反響式減上式得到正極反響式。

 

　　氫氧燃料電池作業(yè)時(shí)，向氫電極供給氫氣，同時(shí)向氧電極供給氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑效果下，經(jīng)過電解質(zhì)生成水。這時(shí)在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電，在氧電極上由于短少電子而帶正電。接通電路后，這一相似于燃燒的反響進(jìn)程就能接連進(jìn)行。

 

　　電極反響式

 

　　氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）：

 

　　正極：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

 

　　負(fù)極：2H2 - 4e- → 4H+

 

　　總反響式：2H2 + O2==2H2O

 

　　氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）：

 

　　正極：O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

 

　　負(fù)極：2H2 - 4e-→ 4H+

 

　　總反響式：2H2 + O2==2H2O

 

　　氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)）：

 

　　正極：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

 

　　負(fù)極：2H2 - 4e- + 4OH- → 4H2O

 

　　總反響式：2H2 + O2==2H2O