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氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂吗?

来源:宝鄂实业    2019-08-05 11:52    点击量:
 
 
 
,通过燃料的燃烧反应,将化学能转变为电能的电池,与原电池的工作原理相同。
 
 
 
氢氧燃料电池工作时,向氢电极供应氢气,同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电,在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后,这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
 
 
 
工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(氧气)。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子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,氧气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。
 
 
 
氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置。
 
 
 
氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器
 
 
 
氢气和氧气都可以由电池外提供。
 
 
 
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。从这一点看,它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是,它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂,这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池。
 
 
 
具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初,电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成,2013年正发展为直接使用固体的电解质。
 
 
 
工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(空气,起作用的成分为氧气)。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中,而电子就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。此过程水可以得到重复利用,发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。
 
 
 
燃料电池的电极材料一般为惰性电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电极等。
 
 
 
利用这个原理,燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电,所以也可称它为一种"发电机"。
 
 
 
一般来讲,书写燃料电池的化学反应方程式,需要高度注意电解质的酸碱性。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种:
 
 
 
若电解质溶液是碱、盐溶液则
 
 
 
负极反应式为:
 
 
 
正极反应式为:
 
 
 
若电解质溶液是酸溶液则
 
 
 
负极反应式为:
 
 
 
正极反应式为:
 
 
 
总反应方程式为:
 
 
 
在碱溶液中,OHˉ含量极高,故负极处生成的H+会直接与OHˉ结合生成水,而正极处生成的OHˉ由于缺少H+结合而以离子的形态存在。酸性溶液则正好相反。
 
 
 
以氢气作燃料、氧气作氧化剂的一类燃料电池。氢氧从外部通过管道输入电池进行电化学反应并输出电能。氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。单体电池的工作电压一般为0.8~0.97伏,为了满足负载所需的工作电压,往往由几十个单体电池串联成电池组。