燃料電池是很有發(fā)展前途的新的動(dòng)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(fù)極,,用空氣中的氧作為正極.和一般電池的主要區(qū)別在于一般電池的活性物質(zhì)是預(yù)先放在入的,因而電池容量取決于貯存的活性物質(zhì)的量,;而燃料電池的活性物質(zhì)(燃料和氧化劑)是在反應(yīng)的同時(shí)源源不斷地輸入的,,因此,這類(lèi)電池實(shí)際上只是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置,。這類(lèi)電池具有轉(zhuǎn)換效率高,、容量大、比能量高,、功率范圍廣,、不用充電等優(yōu)點(diǎn),但由于成本高,系統(tǒng)比較復(fù)雜,,僅限于一些特殊用途,,如飛船、潛艇,、軍事,、電視中轉(zhuǎn)站、燈塔和浮標(biāo)等方面,。
按電池結(jié)構(gòu)和工作方式,,氫氧燃料電池可分為離子膜、培根型和石棉膜三類(lèi),。
1.離子膜氫氧燃料電池:用陽(yáng)離子交換膜作電解質(zhì)的酸性燃料電池,,現(xiàn)代采用全氟磺酸膜。電池放電時(shí),,在氧電極處生成水,,通過(guò)燈芯將水吸出。這種電池在常溫下工作,、結(jié)構(gòu)緊湊,、重量輕,但離子交換膜內(nèi)阻較大,,放電電流密度小,。
2.培根型燃料電池:屬堿性電池。氫,、氧電極都是雙層多孔鎳電極(內(nèi)外層孔徑不同),,加鉑作催化劑。電解質(zhì)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(dòng)和停機(jī)需較長(zhǎng)的時(shí)間(起動(dòng)需24小時(shí),停機(jī)17小時(shí)),。
3.石棉膜燃料電池:也屬堿性電池,。氫電極由多孔鎳片加鉑、鈀催化劑制成,,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(gòu)成氣室,,封裝成單體電池。放電時(shí)在氫電極一邊生成水,可以用循環(huán)氫的辦法排出,,亦可用靜態(tài)排水法,。這種電池的起動(dòng)時(shí)間僅15分鐘,并可瞬時(shí)停機(jī),。 比磷酸鐵鋰電池要更環(huán)保,。
氫氧燃料電池的原理
工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(氧氣),。氫在負(fù)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(jìn)入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極,。用電的負(fù)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(dá)正極上的電子形成水,。這正是水的電解反應(yīng)的逆過(guò)程,。
氫氧燃料電池的優(yōu)點(diǎn)
1.清潔環(huán)保,產(chǎn)物是水,;
2.容易持續(xù)通氫氣和氧氣,產(chǎn)生持續(xù)電流,;
3.能量轉(zhuǎn)換率較高,超過(guò)80%(普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%多);
4.可以組合為燃料電池發(fā)電站,排放廢棄物少,噪音低,綠色發(fā)電站,。
氫氧燃料電池的應(yīng)用
作為極具發(fā)展前途的新動(dòng)力電源,,氫氧燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域是多方面的:
1、大型電站發(fā)電
2,、便攜移動(dòng)電源
3,、應(yīng)急電源
4、家庭電源
5,、飛機(jī)、汽車(chē),、軍艦