2025年大学《整合科学》专业题库—— 燃料电池技术与氢能源.docxVIP

2025年大学《整合科学》专业题库——燃料电池技术与氢能源

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在括号内。）

1.下列哪种燃料电池利用酸性电解质？()

A.SOFC

B.AFC

C.PEMFC

D.DMFC

2.目前商业上应用最广泛的制氢方法是？

A.光催化分解水

B.电解水技术

C.天然气蒸汽重整

D.热分解重整

3.燃料电池电堆中，用于传导反应物气体但不传导电流的部件是？

A.电极

B.电解质

C.隔膜

D.催化剂

4.氢气在常温常压下的主要存在形式是？

A.液态氢

B.高压气态氢

C.固态氢化物

D.气态氢

5.燃料电池中，质子交换膜（PEM）的关键功能之一是？

A.传导电子

B.传导离子（质子）

C.传导气体

D.提供机械支撑

6.下列哪项不是燃料电池主要面临的挑战？

A.成本较高

B.响应速度慢

C.原料（氢气）获取与储存困难

D.寿命和耐久性

7.在燃料电池系统中，水热管理的主要目的是？

A.提高电堆温度

B.增加反应物供应

C.控制电堆内部的水分和热量平衡

D.增强催化剂活性

8.将可再生能源（如太阳能、风能）产生的电能转化为氢能，其主要意义在于？

A.提高能源利用效率

B.实现大规模、长周期的能量储存

C.降低发电成本

D.减少电网峰谷差

9.燃料电池的电压通常较低，为了获得实用的功率，需要？

A.提高反应温度

B.使用高浓度燃料

C.将多个单电池串联组成电堆

D.增加电解质的厚度

10.氢燃料电池汽车的动力来源是？

A.内燃机

B.电动机

C.燃料电池产生的电能

D.高压电池组

二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上。）

1.燃料电池是一种将化学能直接转化为______能的装置。

2.燃料电池中，发生氧化反应的电极称为______极，发生还原反应的电极称为______极。

3.氢气储存的主要技术包括______、______和固态储氢等。

4.质子交换膜燃料电池（PEMFC）中最常用的催化剂是______。

5.燃料电池的性能指标主要包括电压、电流密度和______。

6.氢能源产业链主要包括制氢、______、______和终端应用四个环节。

7.燃料电池的“重整水”是指通过______反应产生的水。

8.氢燃料电池的环保优势在于其发电过程中的______排放几乎为零。

三、简答题（每题5分，共20分。）

1.简述质子交换膜燃料电池（PEMFC）的基本工作原理。

2.与传统内燃机汽车相比，氢燃料电池汽车有哪些主要优势？

3.简述电解水制氢的主要技术类型及其特点。

4.影响燃料电池性能的主要因素有哪些？

四、计算题（6分。）

某质子交换膜燃料电池电堆，活性面积为1000cm2，在标准条件下（25°C，1atm），当电流密度为300mA/cm2时，测得电池的电压为0.6V。假设电池的活化损失可忽略不计，请计算该电池此时的能量转换效率。（已知标准氢电极电位E°(H?/H?)=0V，Faraday常数F=96485C/mol）

五、论述题（13分。）

结合当前能源结构转型和环境保护的需求，论述发展燃料电池与氢能技术的重要意义，并分析其在推广应用过程中面临的主要挑战及可能的解决方案。

试卷答案

一、选择题

1.C

2.C

3.C

4.D

5.B

6.B

7.C

8.B

9.C

10.C

二、填空题

1.电

2.阳极；阴极

3.高压气态；液态氢

4.质子交换膜

5.效率

6.储运；应用

7.重整

8.温室气体

三、简答题

1.简述质子交换膜燃料电池（PEMFC）的基本工作原理。

解析思路：PEMFC工作原理核心在于阳极氢气分解产生质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子通过外部电路到达阴极，在阴极处质子、电子与氧气反应生成水。整个过程在酸性介质中进行。

2.与传统内燃机汽车相比，氢燃料电池汽车有哪些主要优势？

解析思路：主要从零排放（尾气为水）、高效率（能量转换效率高）、加氢速度快、续航里程长、运行噪音低等环保和性能方面进行比较