燃料電池原理

燃料電池原理是什麼呢？不知道的小夥伴來看看小編今天的分享吧！燃料電池原理是將燃料所具有的化學能直接轉換成電能。燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運行，具有很高的經濟性。目前實際運行的各種燃料電池，由於種種技術因素的限制，再考慮整個裝置系統的耗能，總的轉換效率多在45%～60%範圍內，如考慮排熱利用可達80%以上。

1、此外，燃料電池裝置不含或含有很少的運動部件，工作可靠，較少需要維修，且比傳統發電機組安靜。

2、另外電化學反應清潔、完全，很少產生有害物質。

3、所有這一切都使得燃料電池被視作是一種很有發展前途的能源動力裝置。

4、燃料電池是一種電化學的發電裝置，等温的按電化學方式，直接將化學能轉化為電能而不必經過熱機過程，不受卡諾循環限制，因而能量轉化效率高，且無污染，正在成為理想的能源利用方式。

5、同時，隨着燃料電池技術不斷成熟，以及西氣東輸工程提供了充足天然氣源，燃料電池的商業化應用存在着廣闊的發展前景。

6、燃料電池是一種能量轉化裝置，它是按電化學原理,即原電池工作原理，等温的把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能，因而實際過程是氧化還原反應。

7、燃料電池主要由四部分組成，即陽極、陰極、電解質和外部電路。

8、燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽極和陰極通入。

9、燃料氣在陽極上放出電子，電子經外電路傳導到陰極並與氧化氣結合生成離子。

10、離子在電場作用下，通過電解質遷移到陽極上，與燃料氣反應,構成迴路，產生電流。

11、同時，由於本身的電化學反應以及電池的內阻，燃料電池還會產生一定的熱量。

12、電池的陰、陽兩極除傳導電子外,也作為氧化還原反應的催化劑。

13、當燃料為碳氫化合物時,陽極要求有更高的催化活性。

14、陰、陽兩極通常為多孔結構,以便於反應氣體的通入和產物排出。

15、電解質起傳遞離子和分離燃料氣、氧化氣的作用。

16、為阻擋兩種氣體混合導致電池內短路，電解質通常為緻密結構。

17、燃料電池的主要構成組件為：電極、電解質隔膜與集電器等。

18、電極燃料電池的電極是燃料發生氧化反應與氧化劑發生還原反應的電化學反應場所，其性能的好壞關鍵在於觸媒的性能、電極的材料與電極的製程等。

19、電極主要可分為兩部分，其一為陽極（Anode），另一為陰極（Cathode），厚度一般為200－500mm；其結構與一般電池之平板電極不同之處，在於燃料電池的電極為多孔結構，所以設計成多孔結構的主要原因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體（例如氧氣、氫氣等），而氣體在電解質中的溶解度並不高，為了提高燃料電池的實際工作電流密度與降低極化作用，故發展出多孔結構的的電極，以增加參與反應的電極表面積，而此也是燃料電池當初所以能從理論研究階段步入實用化階段的重要關鍵原因之一。

20、目前高温燃料電池之電極主要是以觸媒材料製成，例如固態氧化物燃料電池（簡稱SOFC）的Y2O3－stabilized－ZrO2（簡稱YSZ）及熔融碳酸鹽燃料電池（簡稱MCFC）的氧化鎳電極等，而低温燃料電池則主要是由氣體擴散層支撐一薄層觸媒材料而構成，例如磷酸燃料電池（簡稱PAFC）與質子交換膜燃料電池（簡稱PEMFC）的白金電極等。

21、電解質隔膜電解質隔膜的主要功能在分隔氧化劑與還原劑，並傳導離子，故電解質隔膜越薄越好，但亦需顧及強度，就現階段的技術而言，其一般厚度約在數十毫米至數百毫米；至於材質，目前主要朝兩個發展方向，其一是先以石棉（Asbestos）膜、碳化硅SiC膜、鋁酸鋰（LiAlO3）膜等絕緣材料製成多孔隔膜，再浸入熔融鋰－鉀碳酸鹽、氫氧化鉀與磷酸等中，使其附着在隔膜孔內，另一則是採用全氟磺酸樹脂（例如PEMFC）及YSZ（例如SOFC）。

22、集電器集電器又稱作雙極板（Bipolar Plate），具有收集電流、分隔氧化劑與還原劑、疏導反應氣體等之功用，集電器的性能主要取決於其材料特性、流場設計及其加工技術。

23、以上就是小編今天的分享了，希望可以幫助到大家。

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