氢燃料电池的基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。

1.氢燃料电池是什么

 

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。燃料电池是很有发展前途的新的动力电源,一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料,作为负极,用空气中的氧作为正极.和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的,因而电池容量取决于贮存的活性物质的量;而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入的,因此,这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点,但由于成本高,系统比较复杂,仅限于一些特殊用途,如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。

 

氢燃料电池是什么

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2.氢燃料电池分类

 

氢燃料电池的运行机理分,分为酸性燃料电池和碱性燃料电池;

 

按电解质的种类不同,有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质:碱性氢燃料电池(AFC)、质子交换膜氢燃料电池(PEMFC)、磷酸氢燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐氢燃料电池(MCFC)、固体氧化物氢燃料电池(SOFC)。

 

氢燃料电池按其工作温度不同,把碱性燃料电池(AFC,100℃)固体高分子型质子交换膜燃料电池(PEMFC,100C以内)和磷酸型燃料电池(PAFC,200℃)称为低温燃料电池;把熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC,650℃)和固体氧化型燃料电池(SOFC,1000℃)称为高温燃料电池。

 

在可再生能源的氢储能应用中,重点关注使用纯氢作为燃料的固体高分子型质子交换膜燃料电池(PEMFC)。它具有高功率密度、高能量转换效率、低温启动、环保等优点。

 

氢燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度,燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源,燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池),间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气,然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。依据电解质的不同,可将燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。

 

氢燃料电池分类

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3.氢燃料电池工作原理

 

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。

 

燃料电池(Fuel Cell),是一种发电装置,但不像一般非充电电池一样用完就丢弃,也不像充电电池一样,用完须继续充电,燃料电池正如其名,是继续添加燃料以维持其电力,所需的燃料是“氢”,其之所以被归类为新能源,原因就在此。

 

燃料电池的运作原理,也就是电池含有阴阳两个电极,分别充满电解液,而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。氢气由燃料电池的阳极进入,氧气(或空气)则由阴极进入燃料电池。经由催化剂的作用,使得阳极的氢分子分解成两个质子(proton)与两个电子(electron),其中质子被氧‘吸引’到薄膜的另一边,电子则经由外电路形成电流后,到达阴极。在阴极催化剂之作用下,质子、氧及电子,发生反应形成水分子,因此水可说是燃料电池唯一的排放物。燃料电池所使用的“氢”燃料可以来自于水的电解所产生的氢气及任何的碳氢化合物,例如天然气、甲醇、乙醇(酒精)、沼气等等。

 

氢燃料电池工作原理

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