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電池知識:氫氧燃料電池基礎詳解

鉅大LARGE  |  點擊量:423次  |  2020年04月02日  

摘要
燃料電池是很有發展前途的新的動力電源,一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料,作為負極,用空氣中的氧作為正極.和一般電池的主要區別在于一般電池的活性物質是預先放在入的,因而電池容量取決于貯存的活性物質的量;而燃料電池的活性物質(燃料和氧化劑)是在反應的同時源源不斷地輸入的,因此,這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。,
燃料電池是很有發展前途的新的動力電源,一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料,作為負極,用空氣中的氧作為正極.和一般電池的主要區別在于一般電池的活性物質是預先放在入的,因而電池容量取決于貯存的活性物質的量)而燃料電池的活性物質(燃料和氧化劑)是在反應的同時源源不斷地輸入的,因此,這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。

電池知識:氫氧燃料電池基礎詳解


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


按電池結構和工作方式,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:用陽離子交換膜作電解質的酸性燃料電池,現代采用全氟磺酸膜。電池放電時,在氧電極處生成水,通過燈芯將水吸出。這種電池在常溫下工作、結構緊湊、重量輕,但離子交換膜內阻較大,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(內外層孔徑不同),加鉑作催化劑。電解質為80%~85%的苛性鉀溶液,室溫下是固體,在電池工作溫度(204~260(deg)C)下為液體。這種電池能量利用率較高,但自耗電大,起動和停機需較長的時間(起動需24小時,停機17小時)。


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,構成氣室,封裝成單體電池。放電時在氫電極一邊生成水,可以用循環氫的辦法排出,亦可用靜態排水法。這種電池的起動時間僅15分鐘,并可瞬時停機。比磷酸鐵鋰電池要更環保。


氫氧燃料電池的原理


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。


氫氧燃料電池的優點


1.清潔環保,產物是水)


2.容易持續通氫氣和氧氣,產生持續電流)


3.能量轉換率較高,超過80%(普通燃燒能量轉換率30%多))


4.可以組合為燃料電池發電站,排放廢棄物少,噪音低,綠色發電站。


氫氧燃料電池的應用


作為極具發展前途的新動力電源,氫氧燃料電池的應用領域是多方面的:


1、大型電站發電


2、便攜移動電源


3、應急電源


4、家庭電源


5、飛機、汽車、軍艦


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