详解氢燃料电池的工作原理

来源:宇辰网 作者:张榕 时间:2017-02-15 分享至:
[宇辰导读]氢燃料电池必然是未来主流的能源之一。

燃料电池是现在最引人注目的能源装置之一。

它通过氢和氧的化学反应产生电能和热能。因为是通过化学反应而产生电能,所以称为“电池”,实际是一种发电装置。

在地球上,氢绝大多数是以化合物的形式存在。比如:氢氧化合物(水)和碳氢化合物。可以作为燃料电池原料使用的碳氢化合物主要来源于天然气、液化气、石油和煤炭等化石燃料。氢燃料电池就是氢氧燃料电池,只是氢燃料电池并没有表明其阳极燃料是什么。

什么是氢燃料电池?

氢燃料电池是一种利用电解水的逆反应来将氢气、氧气等燃料转化为水并放出能量的装置,其氢气位于阴极上,氧气位于阳极上,电解质位于电池内部,通过这种化学反应将化学能转换为电能。由于其排放物为水,无其他污染性排放物存在,因此常将其称为是绿色燃料氢经济,由于其还具有噪音低、效率高等特点,现已在航天能源、汽车能源等领域得到广泛应用。

氢燃料电池原理的是什么?

我们常见的干电池、蓄电池是一种储能装置,在需要时可将其内部能量释放出来以满足需求;而氢燃料电池是一种能量转换装置,是一种发电装置,在需要时可为其提供能量转换所需燃料:氢气和氧气,燃料电池便可通过将其转化为水并排出的过程释放能量。为了提高氢燃料电池能量转换的效率,常将其电极使用特制多孔性材料进行制作,以便增加气体与电解质的接触面积并为电池发生的化学反应起到催化作用。

氢燃料电池的特点有哪些?

1、无污染

氢燃料电池的化学反应为2H2+O2==2H2O,以氢气和氧气为原料,只能产生水和能量,对环境无污染。

2、无噪声

燃料电池发生化学反应将化学能转换为电能的过程中严格来说不是没有噪声,而是噪声很低不会对人们有很大的影响,大概只有55dB,适用于室内或是对噪声有要求的场所。

3、高效率

由于化学能直接转换为电能,而不经过热能、机械能等的中间转换,现在一直被使用的单纯发电系统,能源效率只有30%~40%。而由燃料电池组成的热电并用系统,可以将能源利用效率提高到70%~80%以上。

氢燃料电池属于洁净、安全的发电装置。发电厂、工厂,以及汽车等排出的大量各种物质是造成大气污染和地球温暖化的主要原因。而燃料电池可以替代这些正在使用的锅炉和内燃机等。

规模最大的可以替代火力发电或核能发电,用于商业发电。不需要庞大的设备,不需要变送电系统;与核能相比,发生事故的危险性较小。可以建在大城市的近郊。

规模稍小的可以建在住宅小区、办公楼、厂区甚至城市的中心地带。可以减少因长距离输送电力而产生的损耗。

面向个人用途的超小型燃料电池可以作为笔记本电脑和移动便携电话的电源。

还可以组成电能和热能同时利用的“发电及余热利用系统”。由于燃料电池的规模小而更容易利用发电时排出的热量,组成发电及余热利用系统。由于排出的热量能够有效的用于空调和水的加热等,所以进一步提高了能源的综合利用效率。

 

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