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燃料電池結構組成和工作原理是什么?

文章出處:   責任編輯:   發布時間:2021-08-09 19:46:50    點擊數:-   【

燃料電池結構組成并不是很難,主要由電極、電解質隔膜、集電器三大類組成,其他這里也不用多說了,大家都相對了解點。另外,燃料電池的工作原理我在以下內容中也會提到,它主要是將燃料具備化學能直接轉換成電能的一種過程,下面我們具體來看。

燃料電池結構組成和工作原理是什么?

燃料電池結構組成:

燃料電池主要由燃料、氧化劑,電極和電解質組成。它使用的燃料種類繁多,如天然氣、石油、甲醇、液氨、肼、碳氫化合物、氫氣等。

這種電池可以根據需要設計不同的容量,主要取決于“單片電池”的數量。單體電池由正極(與空氣板相連)、負極(與燃料板相連)、電解液容器和上下絕緣隔板組成。根據需要,單節電池串聯即可獲得所需的電壓和功率。

1.電極

燃料電池的電極是燃料發生氧化反應和氧化劑發生還原反應的電化學反應場所。其性能的關鍵在于催化劑、電極材料和電極制造工藝的性能。

2.電解質隔膜

電解質膜的主要功能是將氧化劑從還原劑中分離出來并傳導離子,因此電解質膜越薄越好,但也應考慮強度。就目前的技術而言,其一般厚度在幾十毫米到幾百毫米左右;至于材料,目前主要有兩個發展方向。

首先是用石棉膜、碳化硅SiC膜、鋁酸鋰膜等絕緣材料制作多孔隔膜,然后將其浸入熔融的鋰-碳酸鉀、氫氧化鉀、磷酸中,使其粘附在隔膜的孔隙中;另一種是使用全氟磺酸樹脂(如PEMFC)和YSZ(如SOFC)。

3.集電器

集流體又稱雙極板,具有收集電流、分離氧化劑和還原劑、引導反應氣體等功能。集流體的性能主要取決于其材料特性、流場設計和加工工藝。

燃料電池由燃料(如氫氣、甲烷等)組成。),氧化劑(如氧氣和空氣等。),電極和電解質。

燃料電池的工作原理:

燃料電池是一種能量轉換裝置,它根據電化學原理,即原電池的工作原理,將儲存在燃料和氧化劑中的化學能等溫轉換為電能,因此實際過程是氧化還原反應。

燃料電池主要由四部分組成,即陽極、陰極、電解質和外部電路。燃料氣體和氧化氣體分別從燃料電池的陽極和陰極引入。燃料氣體在陽極上發射電子,電子通過外部電路傳導到陰極,并與氧化氣體結合產生離子。

在電場的作用下,離子通過電解質遷移到陽極,與燃料氣體、構成回路反應并產生電流。同時,由于自身的電化學反應和電池的內阻,燃料電池也會產生一定的熱量。

電池的陰極和陽極不僅傳導電子,還充當氧化還原反應的催化劑。當燃料是碳氫化合物時,陽極需要更高的催化活性。陰極和陽極通常是多孔的,這便于反應氣體的引入和產物的排出。電解質可以轉移離子,分離燃料氣體和氧化氣體。為了防止兩種氣體混合導致電池短路,電解液通常具有致密的結構。

燃料電池的原理是一種電化學裝置,其組成與一般電池相同。它的單體電池由正負電極(負電極即燃料電極,正電極即氧化劑電極)和電解質組成。不同的是,一般電池的活性物質都儲存在電池內部,從而限制了電池容量。

然而,燃料電池的正電極和負電極不包含活性物質,而僅僅是催化轉化元件。因此,燃料電池是真正將化學能轉化為電能的能量轉換機器。

當電池工作時,燃料和氧化劑從外部供給進行反應。原則上,只要不斷輸入反應物,不斷去除反應產物,燃料電池就能持續發電。

當燃料電池使用天然氣等富氫氣體作為燃料時,二氧化碳的排放比熱機過程減少了40%以上,這對緩解全球溫室效應非常重要。

此外,由于燃料電池的燃料氣體在反應前必須脫硫,根據電化學原理發電,沒有高溫燃燒過程,因此幾乎沒有氮氧化物和硫氧化物排放,減少了空氣污染。

此文關鍵字:燃料電池結構組成
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