2025年大学《氢能科学与工程-燃料电池技术》考试参考题库及答案解析.docxVIP

2025年大学《氢能科学与工程-燃料电池技术》考试参考题库及答案解析

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一、选择题

1.氢燃料电池中，质子交换膜（PEM）的主要作用是（）

A.催化电化学反应

B.传导电子

C.传导质子

D.分离反应产物

答案：C

解析：质子交换膜（PEM）是氢燃料电池的关键部件，其主要功能是在阳极和阴极之间传导质子，同时隔离氢气和氧气，防止它们直接混合发生爆炸。催化电化学反应由催化剂完成，电子通过外电路传导，反应产物需要通过气体扩散层分离。

2.氢燃料电池的阳极反应主要是（）

A.2H2O→4H++4e-

B.O2+4H++4e-→2H2O

C.H2+2e-→H2O

D.2H2+O2→2H2O

答案：A

解析：在氢燃料电池的阳极，氢气（H2）在催化剂的作用下发生氧化反应，生成质子和电子。反应式为2H2→4H++4e-。这是燃料电池产生质子和电子的过程。

3.氢燃料电池的阴极反应主要是（）

A.2H2O→4H++4e-

B.O2+4H++4e-→2H2O

C.H2+2e-→H2O

D.2H2+O2→2H2O

答案：B

解析：在氢燃料电池的阴极，氧气（O2）与从阳极传导过来的质子和电子发生还原反应，生成水。反应式为O2+4H++4e-→2H2O。这是燃料电池生成水的过程。

4.氢燃料电池的催化剂通常使用（）

A.银基催化剂

B.铂基催化剂

C.镍基催化剂

D.铁基催化剂

答案：B

解析：氢燃料电池的催化剂通常使用铂（Pt）基催化剂，因为铂具有较高的催化活性和稳定性，能够有效地促进阳极和阴极的电化学反应。银、镍和铁基催化剂虽然也有一定的催化活性，但不如铂基催化剂效果好。

5.氢燃料电池的电极通常是（）

A.金属电极

B.固态电解质电极

C.多孔碳电极

D.合金电极

答案：C

解析：氢燃料电池的电极通常是多孔碳电极，因为多孔结构可以增加电极的表面积，提高电化学反应的效率。金属电极、固态电解质电极和合金电极虽然也可以用作电极材料，但多孔碳电极在氢燃料电池中应用最广泛。

6.氢燃料电池的膜电极组件（MEA）通常由（）

A.催化剂、气体扩散层和质子交换膜组成

B.金属基板、电解质和催化剂组成

C.多孔碳、铂和银组成

D.合金、电解质和气体扩散层组成

答案：A

解析：膜电极组件（MEA）是氢燃料电池的核心部件，通常由催化剂、气体扩散层和质子交换膜组成。催化剂用于促进电化学反应，气体扩散层用于传输气体和电子，质子交换膜用于传导质子。

7.氢燃料电池的功率密度通常用（）

A.W/cm2

B.kW/m2

C.W/kg

D.kW/L

答案：A

解析：氢燃料电池的功率密度通常用W/cm2表示，它表示单位面积的输出功率。功率密度是衡量氢燃料电池性能的重要指标之一，功率密度越高，表示电池的能量密度越高。

8.氢燃料电池的效率通常在（）

A.10%-20%

B.30%-40%

C.50%-60%

D.60%-80%

答案：D

解析：氢燃料电池的效率通常在60%-80%之间，远高于传统的内燃机。高效率意味着氢燃料电池可以将更多的化学能转化为电能，减少能源浪费。

9.氢燃料电池的启动时间通常在（）

A.数秒

B.数分钟

C.数小时

D.数天

答案：B

解析：氢燃料电池的启动时间通常在数分钟之间，远低于传统的内燃机。启动时间短意味着氢燃料电池可以快速响应负载需求，提高使用便利性。

10.氢燃料电池的燃料供应方式通常有（）

A.气体瓶供应

B.液体燃料供应

C.燃料电池车自带储氢罐供应

D.以上都是

答案：D

解析：氢燃料电池的燃料供应方式通常有气体瓶供应、液体燃料供应和燃料电池车自带储氢罐供应等多种方式。不同的供应方式适用于不同的应用场景，用户可以根据实际需求选择合适的供应方式。

11.氢燃料电池中，常用的铂载催化剂通常负载在（）

A.金属网

B.多孔碳材料

C.陶瓷基体

D.聚合物膜上

答案：B

解析：氢燃料电池的催化剂需要高比表面积以促进电化学反应。多孔碳材料具有较大的比表面积和良好的导电性，是负载铂（Pt）等催化剂的常用载体，能够有效提高催化剂的活性和耐久性。金属网主要用于气体分布和收集，陶瓷基体通常作为电解质或支撑结构，聚合物膜则是质子交换膜。

12.氢燃料电池中，质子交换膜（PEM）的离子传导机制主要是（）

A.电子跳跃传导

B.离子晶格扩散

C.质子在聚合物骨架中的迁移

D.离子在孔隙中的流动

答案：C

解析：质子交换膜（PEM）依靠膜材料