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为何氢气能做电池?氢气燃料电池原理是啥?

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-11-03 10:09:00【

  氢气是世界上最轻的气体,它的化学式为H2,氢气的用途非常多,目前氢气广泛应用于电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细化工和有机合成、航空航天工业等领域。除此之外,由于氢气燃烧后的产物只有水,所以氢气也是一种绿色能源。以氢作为能源,是未来发电、电动汽车用燃料电池的燃料。目前也有不少科学家正在研究氢气燃料电池,也许朋友们会有疑问,氢气怎么能做电池的?氢气燃料电池原理是什么?

 

氢气燃料电池原理说明图

 



  什么是氢气燃料电池?
  燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释出的能量,直接将其变换为电能。氢气燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,总反应为:2H2 + O2 === 2H2O。简单而言氢气燃料电池就是利用水的电解的逆反应的"发电机"。这种逆水解的过程也是氢气燃料电池原理的基础,氢气能够用作电池的燃料,也是基于这个过程。


  氢气燃料电池原理的究竟是什么?
  氢气燃料电池在工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(空气)。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上,空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程,这就是氢气燃料电池原理。


  氢气燃料电池原理的化学方程式是什么?
  1.氢气燃料电池原理之电解质是KOH溶液(碱性电解质)
  负极发生的反应为:H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以: 
  负极的电极反应式为:H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O;
  正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O生成OH- 即:2O2- + 2H2O === 4OH- ,因此,
  正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。

 
  2.氢气燃料电池原理之电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)
  负极的电极反应式为:H2 +2e- === 2H+ 
  正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在酸性条件下不能单独存在,只能结合H+生成H2O  即:O2- + 2 H+ === H2O,因此
  正极的电极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ,2O2- + 4H+ === 2H2O) 


  3. 氢气燃料电池原理之电解质是NaCl溶液(中性电解质)  
  负极的电极反应式为:H2 +2e- === 2H+
  正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e- === 4OH-


  我们为何使用氢气燃料电池,基于氢气燃料电池原理我们能够了解氢气燃料电池的哪些优势?从以上的化学方程式可以看出,氢气燃料电池原理就是逆水解的过程,反应时并没有有毒有害的污染产物出现,因此这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点,但由于成本高,系统比较复杂,仅限于一些特殊用途,如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。


  基于氢气燃料电池原理,氢气燃料电池能用在哪些方面?
  大型电站发电 、便携移动电源、、应急电源 、家庭电源 、飞机、汽车、军舰等。


  其实氢气燃料电池原理非常简单,就是水电解的逆过程,在不同性质的电解液中反应方程式各有不同。基于氢气燃料电池原理,氢气燃料电池具有其它种类的电池所不具备的清洁、环保、绿色等特点。制作氢气燃料电池的氢气哪里购买?高纯氢气生产厂家武汉纽瑞德特种气体供应各种纯度氢气,包含高纯氢气、超纯氢气、高压氢气。全国发货,高压氢气,高纯氢气价格欢迎电联:400-6277-838

此文关键字:氢气燃料电池原理