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為何氫氣能做電池?氫氣燃料電池原理是啥?

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2014-11-03 10:09:00【

  氫氣是世界上最輕的氣體,它的化學(xué)式為H2,氫氣的用途非常多,目前氫氣廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)化工和有機(jī)合成、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。除此之外,由于氫氣燃燒后的產(chǎn)物只有水,所以氫氣也是一種綠色能源。以氫作為能源,是未來發(fā)電、電動(dòng)汽車用燃料電池的燃料。目前也有不少科學(xué)家正在研究氫氣燃料電池,也許朋友們會(huì)有疑問,氫氣怎么能做電池的?氫氣燃料電池原理是什么?

 

氫氣燃料電池原理說明圖

 



  什么是氫氣燃料電池?
  燃料電池是一種化學(xué)電池,它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋出的能量,直接將其變換為電能。氫氣燃料電池一般是以惰性金屬鉑(Pt)或石墨做電極材料,負(fù)極通入H2,正極通入O2,總反應(yīng)為:2H2 + O2 === 2H2O。簡(jiǎn)單而言氫氣燃料電池就是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"。這種逆水解的過程也是氫氣燃料電池原理的基礎(chǔ),氫氣能夠用作電池的燃料,也是基于這個(gè)過程。


  氫氣燃料電池原理的究竟是什么?
  氫氣燃料電池在工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(空氣)。氫在負(fù)極分解成正離子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,空氣中的氧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)的逆過程,這就是氫氣燃料電池原理。


  氫氣燃料電池原理的化學(xué)方程式是什么?
  1.氫氣燃料電池原理之電解質(zhì)是KOH溶液(堿性電解質(zhì))
  負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為:H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以: 
  負(fù)極的電極反應(yīng)式為:H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O;
  正極是O2得到電子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在堿性條件下不能單獨(dú)存在,只能結(jié)合H2O生成OH- 即:2O2- + 2H2O === 4OH- ,因此,
  正極的電極反應(yīng)式為:O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。

 
  2.氫氣燃料電池原理之電解質(zhì)是H2SO4溶液(酸性電解質(zhì))
  負(fù)極的電極反應(yīng)式為:H2 +2e- === 2H+ 
  正極是O2得到電子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在酸性條件下不能單獨(dú)存在,只能結(jié)合H+生成H2O  即:O2- + 2 H+ === H2O,因此
  正極的電極反應(yīng)式為:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ,2O2- + 4H+ === 2H2O) 


  3. 氫氣燃料電池原理之電解質(zhì)是NaCl溶液(中性電解質(zhì))  
  負(fù)極的電極反應(yīng)式為:H2 +2e- === 2H+
  正極的電極反應(yīng)式為:O2 + H2O + 4e- === 4OH-


  我們?yōu)楹问褂脷錃馊剂想姵?,基于氫氣燃料電池原理我們能夠了解氫氣燃料電池的哪些?yōu)勢(shì)?從以上的化學(xué)方程式可以看出,氫氣燃料電池原理就是逆水解的過程,反應(yīng)時(shí)并沒有有毒有害的污染產(chǎn)物出現(xiàn),因此這類電池具有轉(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。


  基于氫氣燃料電池原理,氫氣燃料電池能用在哪些方面?
  大型電站發(fā)電 、便攜移動(dòng)電源、、應(yīng)急電源 、家庭電源 、飛機(jī)、汽車、軍艦等。


  其實(shí)氫氣燃料電池原理非常簡(jiǎn)單,就是水電解的逆過程,在不同性質(zhì)的電解液中反應(yīng)方程式各有不同?;跉錃馊剂想姵卦恚瑲錃馊剂想姵鼐哂衅渌N類的電池所不具備的清潔、環(huán)保、綠色等特點(diǎn)。制作氫氣燃料電池的氫氣哪里購買?高純氫氣生產(chǎn)廠家武漢紐瑞德特種氣體供應(yīng)各種純度氫氣,包含高純氫氣、超純氫氣、高壓氫氣。全國(guó)發(fā)貨,高壓氫氣,高純氫氣價(jià)格歡迎電聯(lián):400-6277-838

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