风冷氢燃料电池原理

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发布时间：2022-11-16

风冷氢燃料电池原理

 风冷氢燃料电池

　　燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的化学装置。由于燃料电池通过电化学反应将燃料化学能中的吉布斯自由能部分转化为电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。另外，燃料电池以燃料和氧气为原料，并且没有机械传动部件，所以有害气体的排放非常少，使用寿命长。氢燃料电池是直接将氢和氧的化学能转化为电能的发电装置。它的基本原理是水电解的逆反应，分别向阳极和阴极提供氢和氧。在氢通过阳极向外扩散并与电解质发生反应后，电子通过外部负载被释放到阴极。

　　风冷氢燃料电池是氢能的一种应用形式。在其内部催化剂的作用下，氢和氧发生氧化还原反应产生电荷，这些电荷在外部电路中不断聚合形成电流。氢燃料电池内部有三个关键部件，分别是阳极板、阴极板和电解质膜。正极板相当于电池的负极，正极板相当于电池的正极。电解液膜位于正极板和阴极板的中间。当燃料电池工作时，氢离子在质子交换膜三合一组分催化剂的作用下，发生氧化还原反应，产生电子，并产生水，同时，也产生一定的热量，高达60%。以质子交换膜为介质的燃料电池的工作温度一般限制在60-75℃。因此，排热成为燃料电池能否正常工作的首要问题。

　　进入燃料电池阳极板的氢，和进入燃料电池阴极板的空气，当氢在电解质膜中，一个氢分子可以与电解质膜中的催化剂混合，在催化剂的作用下，周边的氢分子电子被剥离出来形成氢离子，它将通过电解质膜到达阴极板，电子不能被电解质膜剥离出来，电子不断聚合形成电子束或电流。然后，当电子通过导体到达燃料电池阴极板时，它们与空气中的氢离子和氧结合形成水。

　　风冷氢燃料电池分类：

　　目前，以氢气为反应原料的燃料电池主要有五种:

　　(1)碱性燃料电池——工作温度50~100℃。

　　(2)磷酸燃料电池(PAFC) -工作温度100~300℃。

　　(3)质子交换膜燃料电池(PEMFC) -工作温度80℃。

　　(4)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)——工作温度600~700℃。

　　(5)固体氧化物燃料电池(SOFC) -工作温度800~1000℃。

　　其中，风冷氢燃料电池是应用最广泛的，PEMFC的特点是质子交换膜是电解质，只有质子可以通过，其他物质不能通过，所以电子通过外部电线送到阴极提供电力。投资低、产值高、开发相对成熟等因素使其具有巨大的商业潜力和价值。随着新能源汽车的普及，风冷氢燃料电池也备受关注。

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