燃料电池技术原理介绍

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燃料燃料电池有阴阳两个电极，分别充满电解液，中间是由具有渗透性的薄膜构成。

以质子交换膜燃料电池为例，氢气从阳极进入提供燃料，氧气（或空气）从阴极进入电池。在催化剂的作用下，阳极的氢原子分解成氢质子与电子，质子进入电解液被氧“吸引”到薄膜的另一边，电子经由外电路形成电流后到达阴极。然后，在阴极催化剂的作用下，氢质子、氧气、电子发生反应生成水分子。也就是水的电解反应的逆过程，该燃料电池的唯一排放物就是水。利用这个原理，燃料电池能够作为一种发电机，源源不断的向外输电。

质子交换膜燃料电池原理图

固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell)是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的“逆”装置。

在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2-，在化学势的作用下，O2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。

固体氧化物电池

总的说来，燃料电池是敞开的电化学系统，燃料和氧化剂由外部供给，只要不断的提供燃料和氧化物就能够一直发电，容量是无限的。而普通锂电池是封闭的电化学系统，其活性物质存储在电池内部，工作的时候不需要加入燃料和排出废物，与环境只有能量交换没有物质交换，因此锂电池的能量密度不能很高，活性物质一旦消耗完，寿命就会终止。因此相较于锂电池，燃料电池是化学电源的更高发展层次。

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