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氢燃料电池原理图解

TIME: 2020-01-12 新闻资讯

氢氧燃料电池工作原理：将氢气送到电池的阳极板，通过催化剂的作用，氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子，其中氢离子通过电解质到达阴极板，而电子不能通过电解质，而只能通过外部电路形成电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。

氢燃料电池阴极板供给的氧可直接从空气中获得，因此仅需不断给阳极板供应氢气并及时把水带走，氢燃料电池就可以不断提供电能。相对于其他能源，氢燃料电池的发电过程无污染，能量转换效率更高，且其燃料氢气来源广泛，可再生。

氢氧燃料电池电极反应式：

正极：O2+ 4e–+4H+ = 2H20

负极：2H2-4e–+40H– = 4H20

总反应：2H2 + O2 = 2H20

（一）氢燃料电池组成:

为维持电池的正常运转，须持续供应氢和氧，及时排除反应产物（水）和废热。电池组由以下四部分组成：

1、氢氧供给分系统：航天器携带的氢和氧采用超临界液态贮存，可缩小贮罐体积，解决失重条件下气、液态的分离问题，但要求贮罐绝热性能好、耐低温、耐高压（氧罐为6兆帕、氢罐为3~3.5兆帕）。

2、排水分系统：主要有动态排水和静态排水两种方式。前者把带有水蒸气的氢气循环输送到冷却装置，使水蒸气冷凝成水进行分离；后者依靠多孔纤维编织材料（如灯芯）将冷凝后的水吸附出来，又称灯芯排水。电池组排出的水经净化后可供航天员饮用或作冷却剂。

3、排热分系统：电池组通过冷却剂（如乙二醇水溶液循环，将废热带到辐射器向外排放，以维持电池组正常工作的温度范围。

④自动控制分系统：包括电池组工作压力、温度、排水与排气、电压、安全和冷却液循环等的控制与调节。所测量的参数传送到航天员座舱的显示器或由遥测设备发回地面。当电池组出现故障时，自动切换到备份电池组供电。

（二）氢燃料电池的优点：

1、零污染

燃料电池属于清洁能源的一部分，由于其反应过程就是无污染的水反应，反应过程不会产生污染物，其主要污染物来自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相对于普通火力发电的空气污染以及传统电池的重金属污染而言，燃料电池对环境的污染程度远远降低。而氢燃料电池，其燃料为纯净无污染的氢气，相对其他燃料而言，废气中也不存在污染物。可以说，氢燃料电池就是一个能真正实现零污染的环保能源。

2、高效的能量转换效率

燃料电池的发电效率也处于较高水平。在各种发电方式中，传统火力发电效率在30%左右，远低于燃料电池平均的40%-60%效率。而在汽车领域的应用中，燃料电池的效率可达60%，也高于目前汽车普遍使用的内燃机效率。总体而言，燃料电池的能量转换效率在其类似替代能源中都处于较高水平。

3、易于获得燃料

氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。氢分子在地球上不是以天然的气体存在，大部分氢结合氧存在水中，可以说水资源在一定程度上代表了氢能的储存量。

4、动态响应性好、供电稳定

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