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图1.燃料电池基本结构示意图
3.分类
目前燃料电池的种类很多,其分类方法也有很多种。按不同方法大致分类如下:
(1)按运行机理来分类:可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池;
(2)按电解质的种类来分类:有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质;
图2.燃料电池分类详细介绍
(3)按燃料的类型来分类:有直接式燃料电池和间接式燃料电池;
(4)按燃料电池工作温度分:有低温型(低于200℃);中温型(200-750℃);高温型(高于750℃)。
4.原理
燃料电池的工作原理相对简单,主要包括燃料氧化和氧气还原两个电极反应及离子传输过程。早期的燃料电池结构相对简单,只需要传输离子的电解质和两个固态电极。当以氢气为燃料,氧气为氧化剂时,燃料电池的阴阳极反应和总反应分别为:
阳极:H2→2H++2e-
阴极:1/2O2+2H++2e-→H2O
总反应:H2+1/2O2→H2O
其中,H2通过扩散达到阳极,在催化剂作用下被氧化成和e-,此后,H+通过电解液到达阴极,而电子则通过外电路带动负載做功后也到达阴极,从而与O2发生还原反应(ORR)。
图3.燃料电池原理示意图
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