【干货】燃料电池的研究进展综述-北极星储能网

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1.定义

燃料电池(FuelCells)是一种不需要经过卡诺循环的电化学发电装置，能量转化率高。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。由于在能量转换过程中，几乎不产生污染环境的含氮和硫氧化物，燃料电池还被认为是一种环境友好的能量转换装置。由于具有这些优异性，燃料电池技术被认为是21世纪新型环保高效的发电技术之一。随着研究不断地突破，燃料电池已经在发电站、微型电源等方面开始应用。

2.基本结构

燃料电池的基本结构主要是由四部分组成，分别为阳极、阴极、电解质和外部电路。通常阳极为氢电极，阴极为氧电极。阳极和阴极上都需要含有一定量的电催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两电极之间是电解质。

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

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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