燃料电池

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  燃料电池汉语拼音:Ranliao Dianchi;英语:Fuel Cell),燃料在电池中直接氧化产生电能的化学电源。电池中的活性物质不断地从外部送入正、负电极,反应产物从电池中排出,可以连续使用。燃料电池是化学能直接转变成电能的能 量转化机器,理论上能量转化率为100%,实际上可达80%。

  燃料电池的类型主要有:①氢-氧燃料电池。电池的活性物质为H2(g)和O2(g);根据电解质性质的不同有酸性、碱性、熔融盐燃料电池;按使用温度有低温(75~100℃)、中温(100~500℃)、高温(500~1000℃)型燃料电池。例如离子交换膜低温酸性氢-氧燃料电池,正、负极为少量贵金属催化剂与导电金属网制成,将它们分别压于离子交换膜两侧,电解液为高浓度的磷酸。反应为:燃料电池1.jpg

  工作温度为40~60℃。又如低温碱性氢-氧燃料电池,负极为镍粉和铂、钯烧结而成 ,正极为 有效面积很大的银电极,电解液为高浓度的KOH溶液,隔膜为石棉膜或钛酸钾膜,反应为:燃料电池2.jpg

  工作温度为80~90℃。高温固体电解质燃料电池,复合氧化物(ZrO2)0.85(CaO)0.15、(ZrO2)0.9(Y2O3)0.1,碳酸盐等为固体电解质,高温下它们的离子能够导电。将固体电解质制成短管,在其内外壁涂覆多孔的Pt作为正、负极。反应:燃料电池3.jpg

  工作温度为1000℃。

  ②有机化合物燃料电池。此类电池负极活性物质为CH3OH、NH2NH2 (肼)、烷烃、天然气甚至煤碳等有机物,正极为O2或空气等。例如甲醇-氧燃料电池,负极为含有少量贵金属催化剂的Ni电极,正极为Ag电极或载有催化剂的活性碳电极,电解液为H2SO4或KOH溶液等,反应为:燃料电池4.jpg

  其他有机化合物燃料电池见表。

       燃料电池5.jpg

  对燃料电池研究工作,首先为了使燃料离子化寻找高效价廉的催化剂,其次是流程设备的合理选择,还有电解质高温腐蚀等问题都需要解决,困难较多。磷酸型氢-氧燃料电池、高温固体电解质燃料电池有希望成为民用燃料电池。