氫燃料電池是怎樣的工作原理？
3從化學角度講的話就是氫氣和氧氣燃燒生成水的反應 ， 不過 ， 這個過程中并不是燃燒過程 ， 只是通過電子轉(zhuǎn)移到電解質(zhì)生成水 ， 從而產(chǎn)生電能 ， 效率比燃燒反應高出很多的 。從反應角度講的話：基本原理是電解水的逆反應 ， 把氫和氧分別供給陽極和陰極 ， 氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后 ， 放出電子通過外部的負載到達陰極 。說白了 就是原電池反應 。
這個解釋起來如下了：氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑 ， 氧氣作氧化劑 ， 通過燃料的燃燒反應 ， 將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?nbsp;， 與原電池的工作原理相同 。氫氧燃料電池工作時 ， 向氫電極供應氫氣 ， 同時向氧電極供應氧氣 。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下 ， 通過電解質(zhì)生成水 。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電 ， 在氧電極上由于缺少電子而帶正電 。
接通電路后 ， 這一類似于燃燒的反應過程就能連續(xù)進行 。工作時向負極供給燃料（氫） ， 向正極供給氧化劑（氧氣） 。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H 和電子e- 。氫離子進入電解液中 ， 而電子則沿外部電路移向正極 。用電的負載就接在外部電路中 。在正極上 ， 氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水 。這正是水的電解反應的逆過程 。
氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑 全部儲藏在電池內(nèi)的裝置氫氧燃料電池的反應物都在電池外部它只是提供一個反應的容器2H2 O2==2H2O 氫氣和氧氣都可以由電池外提供 。燃料電池是一種化學電池 ， 它利用物質(zhì)發(fā)生化學反應時釋出的能量 ， 直接將其變換為電能 。從這一點看 ， 它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的 。
但是 ， 它工作時需要連續(xù)地向其供給反應物質(zhì)——燃料和氧化劑 ， 這又和其他普通化學電池不大一樣 。由于它是把燃料通過化學反應釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?nbsp;， 所以被稱為燃料電池 。具體地說 ， 燃料電池是利用水的電解的逆反應的發(fā)電機 。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質(zhì)板所組成 。最初 ， 電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成 ， 2013年正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì) 。
工作時向負極供給燃料（氫） ， 向正極供給氧化劑（空氣 ， 起作用的成分為氧氣） 。氫在負極分解成正離子H 和電子e- 。當氫離子進入電解液中 ， 而電子就沿外部電路移向正極 。用電的負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正極上的電子形成水 。這正是水的電解反應的逆過程 。此過程水可以得到重復利用 ， 發(fā)電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙 。
燃料電池的電極材料一般為惰性電極 ， 具有很強的催化活性 ， 如鉑電極、活性碳電極等 。利用這個原理 ， 燃料電池便可在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 。一般來講 ， 書寫燃料電池的化學反應方程式 ， 需要高度注意電解質(zhì)的酸堿性 。在正、負極上發(fā)生的電極反應不是孤立的 ， 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、鹽溶液則負極反應式為：2H24OHˉ-4eˉ== 4H20 正極為：O22H2O4eˉ== 4OHˉ若電解質(zhì)溶液是酸溶液則負極反應式為：2H2-4eˉ=4H （陽離子） ， 正極為：O2 4eˉ 4H =2H2O在堿溶液中 ， 不可能有H 出現(xiàn) ， 在酸溶液中 ， 不可能出現(xiàn)OHˉ 。
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