燃料电池第四章要点分析.pdf

燃料电池 介绍内容 4.1，燃料电池介绍 4.2，质子交换膜燃料电池材料 4.3，直接醇类燃料电池材料 4.4，磷酸型燃料电池材料 4.1.燃料电池介绍 4.1.1 简介 (1)什么是燃料电池？ 简单地说，燃料电池(Fuel Cell，简称FC)是一 种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能 的电化学装置。 作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、 水电和核电之后的第四种发电方式．与火力发电相 比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程是直 接方式． 热能 动能 传统技术 燃料电池 化学能 电能 燃料电池直接发电与传统间接发电的比较 4.1.2 燃料电池的构造 阴极 燃料电池 阳极 电解质 典型的燃料电池的构造如右下图所示．在阳极（负极） 上连续吹充气态燃料，如氢气．在阴极（正极）上连续 吹充氧气（或由空气提供），这样就可以在电极上连续 发生电化学反应，并产生电流．由于电极上发生的反应 大多为多相界面反应， 为提高反应速率，电极 一般采用多孔材料．各 种燃料电池的材料也都 有各自的特点． 燃料电池的基本反应 4.1.3 燃料电池(Fuel Cell)与电池（Battery)的区别 （1）相同点：将化学能转变为电能的装置 （2 ）不同点：燃料电池是能量转换装置 电池是能量储存装置。 一次电池：化学能储存在电池物质中, 当电池放电电时, 电池 物质发生化学反应，直到反应物质全部反应消耗完毕，电池 就再也发不出电了．所以原电池所发出的最大电能等于参与 电化学反应的化学物质完全反应时所产生的电能． 二次电池：利用外部供给的电能，使电池反应向逆方向进行， 再生成电化学反应物质．从能量角度看，就是将外部能量充 给电池，使其再发电，实现反复使用的功能． 燃料电池：从理论上讲, 只要不断向其供给燃料(阳极反应物 质，如H ), 及氧化剂(阴极反应物质，如O ) ，就可以连续不断 2 2 地发电,因而其容量是无限的. 实际上，由于元件老化和故障 等原因，燃料电池有一定的寿命． 严格地讲，燃料电池是电化学能量发 生器，是以化学反应发电；一次电池是电 化学能量生产装置，可一次性将化学能转 变成电能；二次电池是电化学能量的储存 装置，可将化学反应能与电能可逆转换。 4.1.4 燃料电池的工作原理 燃料电池的工作原理 （以氢氧磷酸型电池为例） （1）氢气在阳极催化剂的作用下，发生下列阳极反应： H 2H  2e 2 （2 ）氢离子穿过电解质到达阴极。电子则通过外电路及负 载也达到阴极。在阴极催化剂的作用下，生成水反应式为： 1 2H  2e  O H O 2 2 2 （3 ）综合起来，氢氧燃料电池中总的电池反应为： 2H O 2H O