燃料電池工作原理是什么？燃料電池現在主要應用在哪些領域？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-11 19:36
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燃料電池工作原理
目前車輛行業(yè)界的一個共識：電動車輛、乃至所有“清潔能源汽車”的終極技術目標，就是燃料電池。 燃料電池是將所供燃料的化學能直接變換為電能的一種能量轉換裝置，是通過連續(xù)供給燃料從而能連續(xù)獲得電力的發(fā)電裝置。由于其具有發(fā)電效率高，適應多種燃料和環(huán)境特性好等優(yōu)點，近年來已在積極地進行開發(fā)?！ ∫罁娊赓|的不同，燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)及質子交換膜燃料電池(PEMFC)等。 燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉換效率高，潔凈、無污染、噪聲低，模塊結構、積木性強、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。 基本結構與工作原理： (1)燃料電池 燃料電池從本質上說是一種電化學裝置，其基本組成與一般電池相同?！ 閷崿F較大功率的輸出，燃料電池通常由若干“單體電池”組成。與普通電池類似，單體燃料電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極，正極即氧化劑電極)以及電解質組成。 不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質，只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應。原則上只要反應物不斷輸入，反應產物不斷排出，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電?！ ∠旅嬉詺?氧燃料電池為例來說明燃料電池的基本工作原理?！ ‰娪n水的逆過程。電極應為： 負極： H2 + 2OH- →2H2O + 2e- 正極： 1/2O2 + H2O + 2e- →2OH- 電池反應：H2 + 1/2O2==H2O 另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等?！ ∪剂想姵赝ǔＳ尚纬呻x子導電體的電解質板和其兩側配置的燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側氣體流路構成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣(氧化劑氣體)能在流路中通過?！ ≡趯嵱玫娜剂想姵刂幸蚬ぷ鞯碾娊赓|不同，經過電解質與反應相關的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應中與氫離子(H+)相關，發(fā)生的反應為： 燃料極：H2 =2H+ + 2e- (1) 空氣極：2H+ + 1/2O2 +2e-= H2O (2) 全體：H2+1/2O2 = H2O (3) 在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2 分解成H+ 和e- ，H+ 移動到電解質中與空氣極側供給的O2發(fā)生反應。e- 經由外部的負荷回路，再反回到空氣極側，參與空氣極側的反應。一系例的反應促成了e- 不間斷地經由外部回路，因而就構成了發(fā)電。并且從上式中的反應式(3)可以看出，由H2 和O2 生成的H2O ，除此以外沒有其他的反應，H2 所具有的化學能轉變成了電能。但實際上，參與電化學反應的電極存在一定的電阻，電流通過時會引起了部分熱能產生，由此減少了轉換成電能的比例?！ ?2)燃料電池電動車的系統(tǒng)組成 組成燃料電池電動車的動力系統(tǒng)有三個關鍵零組件，即 ?、僦亟M器(reformer)：將甲醇、汽油等液體燃料重組為富氫氣(hydrogen-rich)氣體燃料，提供予燃料電池反應?！ 、谌剂想姵?fuel cell stack)：燃料電池是燃料電池電動車的動力源，其提供氫氣與空氣中的氧氣反應并產生電流與電壓，同時產生廢熱(水)等副產物?！ 、垭娏D換器(inverter/converter)：將燃料電池產生的電力轉換為直流電或交流電，或具備升壓或降壓以調整電力輸出。充電器的養(yǎng)護方法如今，電池的應用在我們生活中到處可見，因此，充電器在我們的生活中也不知不覺的成了不可或缺的角色，可是，我們經常會遇到諸如此類問題，充電器發(fā)熱，充電器不能給電池充電，充電器用不了多久就壞了.......因此，我們有必要對充電器也進行養(yǎng)護，那么我們如何養(yǎng)護充電器呢?下面介紹幾種方法供參考： 1、防水防潮。作為電子產品，不小心進水或者長時間不用時暴露在潮濕的空氣中，都會對其內部的電子元件造成不同程度的腐蝕或氧化。 2、防摔防震。手機充電器其實是一個脆弱的部件，內部元器件經不起摔打。尤其要防止在使用過程中不小心落地。不要扔放、敲打或震動充電器。粗暴地對待充電器會毀壞內部電路板 3、防烈性化學制品。不要用烈性化學制品、清洗劑或強洗滌劑清洗充電器。清除充電器外觀污漬可用棉花沾少量無水酒精擦洗?！ ?、清洗時放靜電。定期清潔充電器和充電接口。清理時，要用一塊濕布，或者一件抗靜電布。切勿使用干燥布(靜電電荷)! 5、防冷防熱。不要將充電器放在溫度過高的地方。高溫會縮短電子器件的壽命，毀壞充電器，使有些塑料部件變形或熔化。也不要將充電器存放在過冷的地方。當充電器在過冷的環(huán)境工作時，內部溫度升高時，充電器內會形成潮氣，毀壞電路板。
目前車輛行業(yè)界的一個共識：電動車輛、乃至所有“清潔能源汽車”的終極技術目標，就是燃料電池。 燃料電池是將所供燃料的化學能直接變換為電能的一種能量轉換裝置，是通過連續(xù)供給燃料從而能連續(xù)獲得電力的發(fā)電裝置。由于其具有發(fā)電效率高，適應多種燃料和環(huán)境特性好等優(yōu)點，近年來已在積極地進行開發(fā)?！ ∫罁娊赓|的不同，燃料電池分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)及質子交換膜燃料電池(PEMFC)等。 燃料電池不受卡諾循環(huán)限制，能量轉換效率高，潔凈、無污染、噪聲低，模塊結構、積木性強、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。 基本結構與工作原理： (1)燃料電池 燃料電池從本質上說是一種電化學裝置，其基本組成與一般電池相同?！ 閷崿F較大功率的輸出，燃料電池通常由若干“單體電池”組成。與普通電池類似，單體燃料電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極，正極即氧化劑電極)以及電解質組成。 不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質，只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應。原則上只要反應物不斷輸入，反應產物不斷排出，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電?！ ∠旅嬉詺?氧燃料電池為例來說明燃料電池的基本工作原理?！ ‰娪n水的逆過程。電極應為： 負極： H2 + 2OH- →2H2O + 2e- 正極： 1/2O2 + H2O + 2e- →2OH- 電池反應：H2 + 1/2O2==H2O 另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等?！ ∪剂想姵赝ǔＳ尚纬呻x子導電體的電解質板和其兩側配置的燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側氣體流路構成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣(氧化劑氣體)能在流路中通過?！ ≡趯嵱玫娜剂想姵刂幸蚬ぷ鞯碾娊赓|不同，經過電解質與反應相關的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應中與氫離子(H+)相關，發(fā)生的反應為： 燃料極：H2 =2H+ + 2e- (1) 空氣極：2H+ + 1/2O2 +2e-= H2O (2) 全體：H2+1/2O2 = H2O (3) 在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2 分解成H+ 和e- ，H+ 移動到電解質中與空氣極側供給的O2發(fā)生反應。e- 經由外部的負荷回路，再反回到空氣極側，參與空氣極側的反應。一系例的反應促成了e- 不間斷地經由外部回路，因而就構成了發(fā)電。并且從上式中的反應式(3)可以看出，由H2 和O2 生成的H2O ，除此以外沒有其他的反應，H2 所具有的化學能轉變成了電能。但實際上，參與電化學反應的電極存在一定的電阻，電流通過時會引起了部分熱能產生，由此減少了轉換成電能的比例?！ ?2)燃料電池電動車的系統(tǒng)組成 組成燃料電池電動車的動力系統(tǒng)有三個關鍵零組件，即 ?、僦亟M器(reformer)：將甲醇、汽油等液體燃料重組為富氫氣(hydrogen-rich)氣體燃料，提供予燃料電池反應?！ 、谌剂想姵?fuel cell stack)：燃料電池是燃料電池電動車的動力源，其提供氫氣與空氣中的氧氣反應并產生電流與電壓，同時產生廢熱(水)等副產物?！ 、垭娏D換器(inverter/converter)：將燃料電池產生的電力轉換為直流電或交流電，或具備升壓或降壓以調整電力輸出。充電器的養(yǎng)護方法如今，電池的應用在我們生活中到處可見，因此，充電器在我們的生活中也不知不覺的成了不可或缺的角色，可是，我們經常會遇到諸如此類問題，充電器發(fā)熱，充電器不能給電池充電，充電器用不了多久就壞了.......因此，我們有必要對充電器也進行養(yǎng)護，那么我們如何養(yǎng)護充電器呢?下面介紹幾種方法供參考： 1、防水防潮。作為電子產品，不小心進水或者長時間不用時暴露在潮濕的空氣中，都會對其內部的電子元件造成不同程度的腐蝕或氧化。 2、防摔防震。手機充電器其實是一個脆弱的部件，內部元器件經不起摔打。尤其要防止在使用過程中不小心落地。不要扔放、敲打或震動充電器。粗暴地對待充電器會毀壞內部電路板 3、防烈性化學制品。不要用烈性化學制品、清洗劑或強洗滌劑清洗充電器。清除充電器外觀污漬可用棉花沾少量無水酒精擦洗?！ ?、清洗時放靜電。定期清潔充電器和充電接口。清理時，要用一塊濕布，或者一件抗靜電布。切勿使用干燥布(靜電電荷)! 5、防冷防熱。不要將充電器放在溫度過高的地方。高溫會縮短電子器件的壽命，毀壞充電器，使有些塑料部件變形或熔化。也不要將充電器存放在過冷的地方。當充電器在過冷的環(huán)境工作時，內部溫度升高時，充電器內會形成潮氣，毀壞電路板。
