氫燃料電池工作原理

所謂氫能源，不是說地球上有大量氫，可“開采”來用作能源，而是水通過光分解可制得氫來代替石油、電等能源。 氫作為能源有許多優(yōu)越性。水通過光分解可制得氫，水的儲量很大，又比較低廉；氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無害、十分清潔的能源。氫在儲存、輸送上比電力損失小，而且氫燃燒熱值高，1千克氫燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于3千克汽油或4.5千克焦炭的發(fā)熱量。

但是，在應(yīng)用中，氫的存儲與運(yùn)輸以及利用太陽能分解水制取氫，一直是制約氫能發(fā)展的瓶頸。再說燃料電池。它是把燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”，而是一個小小的“發(fā)電廠”。燃料電池也有多種類型，經(jīng)過多年的探索，最有望用于汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池。它的工作原理是：將氫氣送到負(fù)極，經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中兩個電子被分離出來。這兩個電子在正極的吸引下，經(jīng)外部電路產(chǎn)生電流。失去電子的氫離子（質(zhì)子）可穿過質(zhì)子交換膜（即固體電解質(zhì)），在正極與氧原子和電子重新結(jié)合為水。由于氧可以從空氣中獲得，只要不斷給負(fù)極供應(yīng)氫，并及時把水（蒸汽）帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。 ?目前，對氫能源的利用主要是氫燃料電池。它不同于電能車的顯著特點(diǎn)是其沒有笨重的電池負(fù)荷，并且行駛里程沒有電能驅(qū)動汽車的限制。因此，氫燃料電池可以說是一種極佳的驅(qū)動動力。用這種動力驅(qū)動的汽車被稱為零污染的氫動力汽車

氫燃料電池（HFC）將氫氣和氧氣中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，在氫能交通運(yùn)輸應(yīng)用和可再生能源大規(guī)模儲能中起到關(guān)鍵作用。氫燃料電池屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC），主要包括燃料電池堆、空氣供應(yīng)、氫氣供應(yīng)、熱管理及水管理五個子系統(tǒng)。燃料電池堆主要由單電池以堆棧的方式構(gòu)成，單電池包括雙極板、膜電極（MEA）和密封圈。膜電極包括質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴(kuò)散層。

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