基本介紹
- 中文名：氫-空氣燃料電池
- 外文名：Hydrogen-air fuel cell
- 燃料：氫氣
- 優點：無污染，無噪音，高效率
概述,工作原理,類型,主要特點,
概述
燃料電池是很有發展前途的新的動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧作為正極．和一般電池的主要區別在於一般電池的活性物質是預先放在電池內部的，因而電池容量取決於貯存的活性物質的量；而燃料電池的活性物質（燃料和氧化劑）是在反應的同時源源不斷地輸入的，因此，這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。這類電池具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率範圍廣、不用充電等優點，但由於成本高，系統比較複雜，僅限於一些特殊用途，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉站、燈塔和浮標等方面。
工作原理
氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池，與原電池的工作原理相同。
氫氧燃料電池工作時，向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。
氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的裝置。氫氧燃料電池的反應物都在電池外部它只是提供一個反應的容器。氫氣和氧氣都可以由電池外提供。
原理示意圖
氫氧燃料電池
原理示意圖氫氧燃料電池類型
氫氧燃料電池按電池結構和工作方式分為離子膜、培根型和石棉膜三類。
（1）離子膜氫氧燃料電池：用陽離子交換膜作電解質的酸性燃料電池,現代採用全氟磺酸膜。電池放電時,在氧電極處生成水，通過燈芯將水吸出。這種電池在常溫下工作、結構緊湊、重量輕,但離子交換膜內阻較大,放電電流密度小。
（2）培根型燃料電池：屬鹼性電池。氫、氧電極都是雙層多孔鎳電極（內外層孔徑不同），加鉑作催化劑。電解質為80%～85%的苛性鉀溶液，室溫下是固體，在電池工作溫度（204～260°C）下為液體。這種電池能量利用率較高，但自耗電大，起動和停機需較長的時間（起動需24小時，停機17小時）。
（3）石棉膜燃料電池：也屬鹼性電池。氫電極由多孔鎳片加鉑、鈀催化劑製成，氧電極是多孔銀極片，兩電極夾有含35%苛性鉀溶液的石棉膜，再以有槽鎳片緊壓在兩極板上作為集流器,構成氣室,封裝成單體電池。放電時在氫電極一邊生成水,可以用循環氫的辦法排出,亦可用靜態排水法。這種電池的起動時間僅15分鐘，並可瞬時停機。
主要特點
（1）無污染
燃料電池對環境無污染。它是通過電化學反應，而不是採用燃燒（汽、柴油）或儲能（蓄電池）方式－－最典型的傳統後備電源方案。燃燒會釋放象COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生的（光伏電池板、風能發電等），整個循環就是徹底的不產生有害物質排放的過程。
（2）無噪聲
燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當於人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合於室內安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。
（3）高效率
燃料電池的發電效率可以達到50%以上，這是由燃料電池的轉換性質決定的，直接將化學能轉換為電能，不需要經過熱能和機械能（發電機）的中間變換。
