氫氧燃料電池的原理結(jié)構(gòu)和工作方式以及其優(yōu)點(diǎn)分析

什么是氫氧燃料電池？

燃料電池是很有發(fā)展前途的新的動(dòng)力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負(fù)極，用空氣中的氧作為正極．和一般電池的主要區(qū)別在于一般電池的活性物質(zhì)是預(yù)先放在入的，因而電池容量取決于貯存的活性物質(zhì)的量；而燃料電池的活性物質(zhì)（燃料和氧化劑）是在反應(yīng)的同時(shí)源源不斷地輸入的，因此，這類電池實(shí)際上只是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置。這類電池具有轉(zhuǎn)換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優(yōu)點(diǎn)，但由于成本高，系統(tǒng)比較復(fù)雜，僅限于一些特殊用途，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉(zhuǎn)站、燈塔和浮標(biāo)等方面。

按電池結(jié)構(gòu)和工作方式，氫氧燃料電池可分為離子膜、培根型和石棉膜三類。

1.離子膜氫氧燃料電池：用陽(yáng)離子交換膜作電解質(zhì)的酸性燃料電池，現(xiàn)代采用全氟磺酸膜。電池放電時(shí)，在氧電極處生成水，通過(guò)燈芯將水吸出。這種電池在常溫下工作、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，但離子交換膜內(nèi)阻較大，放電電流密度小。

2.培根型燃料電池：屬堿性電池。氫、氧電極都是雙層多孔鎳電極（內(nèi)外層孔徑不同），加鉑作催化劑。電解質(zhì)為80%～85%的苛性鉀溶液，室溫下是固體，在電池工作溫度（204～260°C）下為液體。這種電池能量利用率較高，但自耗電大，起動(dòng)和停機(jī)需較長(zhǎng)的時(shí)間（起動(dòng)需24小時(shí)，停機(jī)17小時(shí)）。

3.石棉膜燃料電池：也屬堿性電池。氫電極由多孔鎳片加鉑、鈀催化劑制成，氧電極是多孔銀極片，兩電極夾有含35%苛性鉀溶液的石棉膜，再以有槽鎳片緊壓在兩極板上作為集流器，構(gòu)成氣室，封裝成單體電池。放電時(shí)在氫電極一邊生成水，可以用循環(huán)氫的辦法排出，亦可用靜態(tài)排水法。這種電池的起動(dòng)時(shí)間僅15分鐘，并可瞬時(shí)停機(jī)。 比磷酸鐵鋰電池要更環(huán)保。

氫氧燃料電池的原理

工作時(shí)向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負(fù)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(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，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過(guò)程。

氫氧燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

1.清潔環(huán)保，產(chǎn)物是水；

2.容易持續(xù)通氫氣和氧氣,產(chǎn)生持續(xù)電流；

3.能量轉(zhuǎn)換率較高,超過(guò)80%(普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%多)；

4.可以組合為燃料電池發(fā)電站,排放廢棄物少,噪音低,綠色發(fā)電站。

氫氧燃料電池的應(yīng)用

作為極具發(fā)展前途的新動(dòng)力電源，氫氧燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域是多方面的：

1、大型電站發(fā)電

2、便攜移動(dòng)電源

3、應(yīng)急電源

4、家庭電源

5、飛機(jī)、汽車、軍艦