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时间:2018-07-29
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1、一、燃料电池的工作原理燃料电池是用一种特定的燃料,通过一种质子交换膜(PEMProtonExchangeMembrane)和催化层(CLCatalystLayer)而产生电流的一种装置,这种电池只要外界源源不断地供应燃料(例如氢气或甲醇),就可以提供持续电能。它的工作原理,是利用一种叫质子交换膜的技术,使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下,在阳极将氢气催化分解成为质子,这些质子通过质子交换膜到达阴极,在氢气的分解过程中释放出电子,电子通过负载被引出到阴极,这样就产生了电能。在阳极经过质子交换膜和催
2、化剂的作用,在阴极质子与氧和电子相结合产生水。也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应,生成水的过程,同时产生了电流,也可以理解为是电解水的逆反应。燃料电池在阳极除供应氢气外,同时还收集氢质子(H+),释放电子;在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H+通过,并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下,以水蒸气的形式散发在空气中(对汽车用的大功率燃料电池就要设置水的回收装置)。注意,用氢作燃料电池所生成的是纯净水可以饮用,而用甲醇作燃料生成的水溶液中可能产
3、生甲醛之类有毒物质不能饮用。图1为燃料电池工作原理的示意图。二、燃料电池的分类由于人们是从不同角度来研究和开发燃料电池的,所以其种类也繁多,但目前主要有3种。1质子交换膜技术质子交换膜技术(或者称聚合物电解液膜技术)——简称PEMFC(ProtonExchangeMembreneFuelCell)。由于它能提供比传统锂离子电池大约高出5~10倍的能量密度,比甲醇燃料电池也有更高的能量密度,所以,人们都看好质子交换膜技术的氢燃料电池,虽然它还存在着储存及安全等问题,但人们正在克服它,最终有望在3~5年
4、实现可存储在像打火机大小的容器中,充一次氢气发电可供手机使用几天,它将是未来便携式电子产品供电系统的首选。2直接甲醇燃料电池直接甲醇燃料电池——简称DMFC(DirectMethanolFuelCell)。它是以甲醇为燃料,通过与氧结合产生电流的,优点是直接使用甲醇,省去了氢的生产与存储,因为,在汽车上早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了,故不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题,虽然用水稀释可以解决,但是电解效率却大大降低,目前正在解决渗漏问题。3直接乙醇燃料电池直接乙醇燃料电池——简称DEFC(D
5、irectEthanolFuelCell)。为避免甲醇的渗漏问题,而采用乙醇,它也是由两个电极、燃料及电解液组成的。
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