燃料电池是如何发电的呢？
来源：宝鄂实业
2019-09-10 10:46
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燃料电池是如何发电的
在初中的时候大家都学过电解水制氢气和氧气的试验吧，燃料电池内部的电化学反应就是把这个过程反过来，往燃料电池中输入氢气和氧气，阳极，氢气在催化剂的作用下失去电子，成为氢离子（也就是质子），质子透过燃料电池的核心元件：质子交换膜，来到阴极，与氧气反应，生成水。
等等，要反应的话是不是还缺了什么？对，还少了电子，阴极氢气失去的电子通过外电路来到阳极，参与反应。而电子经过外电路的这个过程是不是也有即视感？这不就是电流吗？
这样很简单的反应，就让电子从氢原子中脱离了，到外电路走了一圈，产生了电流。
注意，燃料电池也分为很多种类，有的燃料电池可以使用甲醇作为燃料，其实燃料电池的能量转化核心在于电化学反应（氧化还原反应：[O]+[R]→[P]+Energy，[O]、[R]、[P]分别代表氧化剂、还原剂、反应生成物），只要能够在反应过程中产生得失电子的过程即可，并不规定氧化剂、还原剂究竟需要什么。当然现在大部分燃料电池都是采用氢气作为燃料。上图展示的为PEMFC，质子交换膜燃料电池，也是当前最主流的车用燃料电池。
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为什么燃料电池车
能够解决纯电动车的里程焦虑
了解了燃料电池是如何发电，那么这个问题就迎刃而解了。燃料电池并不需要充电，为其补充氢气和加油在时间上并没有什么区别，3、5分钟就能搞定。比起充电自然是快了许多，而相对于混合动力车型，燃料电池则有着无污染的优势。但是，当前制约燃料电池汽车发展的关键因素除了燃料电池本身性能、成本上的不足之外，加氢站的建设也拖了后腿。
加氢站的建设并非一家车企能够解决的，就算丰田开放氢燃料电池专利，鼓捣着建立燃料电池汽车联盟也不行，这种要求分布广泛，数量众多的基础设施建设必须依靠政府的力量，比起电能，氢气的运输储存对安全的要求更高。
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燃料电池的分类
燃料电池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大约160年的历史。按工作温度不同，燃料电池可分为低温燃料电池（小于100℃）、中温燃料电池（100-600℃）及高温燃料电池（大于600℃）三类。而根据用途来分类，则可以分为：固定式燃料电池，主要用于发电站（分为大功率集中式发电站与小型家用的分布式电站）；移动型燃料电池，用于车辆、潜艇等交通工具；便携式燃料电池，用于手机、笔记本电脑等便携设备。
当然，最为普遍的分类是按照其电解质类型来分类，可以分为5种：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池伽（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。他们的特点如下：
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质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池，又称为固态聚合物电解质燃料电池（Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell，SPEFC）或聚合物电解质膜燃料电池（Polymer Electrolyte Membranes Fuel Cell，PEMFC），是一种新型清洁能源发电装置，其研制始于上世纪 60 年代，最初由通用电气公司专门为美国国家航空航天局设计制造，应用于后者双子星座飞船计划中。随着 PEMFC 制造及相关控制技术不断发展，如今其不仅在航天、军事等特殊领域有突出应用，更在分散电站，电动汽车，移动电源等方面显示出独特优势。
质子交换膜燃料电池的核心组件就是所谓的质子交换膜，学名叫全氟磺酸质子交换膜，目前主要商业引用的是美国杜邦公司开发的Nafion系列膜，其他公司的产品则有日本朝日化学的Aciplex膜、美国Dow公司的Dow膜等。
它起到传输离子的电解质的作用，只不过和我们通常概念中的电解液不同，它是固态的。因而，在质子交换膜燃料电池中，它允许质子通过，但隔断阴阳极反应物，防止氢气和氧气直接接触发生反应（如果氢气氧气直接接触就会燃烧，电子就不会通过外电路了）。
