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燃料电池原理及相关电池

       燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能储电而是一个发电厂燃料电池的工作原理,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。

如图所示,燃料电池中有一层电解质隔膜 ,该膜不允许电子穿过,质子和水则可以通过。氢气由燃料电池的阳极进入,氧气(或空气)则有阴极进去燃料电池。经由催化剂的作用,使得阳极的氢其中原子分解为两个氢质子与两个电子,其中质子通过电解质隔膜被氧吸收,电子则经由外电路形成电流后到达阴极。在阴极的催化剂作用下,氢质子、氧及电子大声反应形成水分子。燃料电池所使用的氢燃料可以来自于任何氢化合物。例如甲烷、甲醇、乙醇、水的电解等。由于燃料电池是经由利用氢于氧的化学反应,产生电流及水,不但无污染也避免了传统电池充电耗时的问题,是目前最具有发展前景的新能源方式,如普及在汽车上将显著改善空气污染及温室效应。

 

燃料电池相关电池:

 

简称 燃料电池类型 电解质 工作温度(℃) 电化学效率 燃料、氧化物 功率输出
AFC 碱性燃料电池 氢氧化钾溶液 室温~90 60~70% 氢气、氧气 300W~5KW
PEMFC 质子交换膜燃料电池 质子交换膜 室温~80 40-60% 氢气、氧气(或空气) 1KW
PAFC 磷酸燃料电池 磷酸 160~220 55% 天然气、沼气、双氧水、空气 200KW
MCFC 熔融碳酸盐燃料电池 碱金属碳酸盐熔融混合物 620~660 65% 天然气、沼气、煤气、双氧水、空气 2MW~10MW
SOFC 固体氧化物燃料电池 氧离子导电陶瓷 800~1000 60-65% 天然气、沼气、煤气、双氧水、空气  

 

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