氢燃料电池原理

Question

如题所述

Answer 1

氢燃料电池的原理是利用氢气和氧气在电极上发生氧化还原反应，从而产生电能。

氢燃料电池是以氢气为燃料，通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变为电能的发电装置。氢燃料电池的基本工作原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂（铂）分解成电子和氢离子（质子）。

其中质子通过质子交换膜到达负极和氧气反应变成水和热量。对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。氢燃料电池的电极通常由贵金属制成，如铂、钯和铑。阳极上的贵金属催化剂可以促进氢气的氧化反应，从而产生电子。阴极上的贵金属催化剂可以促进氧气的还原反应，从而接受电子并形成水。

氢燃料电池的应用领域

20世纪60年代，氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。进入70年代以后，随着人们不断地掌握多种先进的制氢技术，很快，氢燃料电池就被运用于发电和汽车。

大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，由电网输送给用户。但由于各用电户的负荷不同，电网有时呈现为高峰，有时则呈现为低谷，这就会导致停电或电压不稳。

另外，传统的火力发电站的燃烧能量大约有70%要消耗在锅炉和汽轮发电机这些庞大的设备上，燃烧时还会消耗大量的能源和排放大量的有害物质。而使用氢燃料电池发电，是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能量转换率可达60%-80%，而且污染少、噪音小，装置可大可小，非常灵活。