堿性燃料電池(alkalinefuelcell,AFC)是一種燃料電池,由法蘭西斯·湯瑪士·培根(FrancisThomasBacON)所發明,以碳為電極,并使用氫氧化鉀為電解質。堿性燃料電池的電能轉換效率為所有燃料電池中最高的,最高可達70%。
堿性燃料電池的工作原理
氫氧燃料電池有兩個燃料入口,氫及氧各由一個入口進入電池,中間則有一組多孔性石墨電極,電解質則位于碳陰極及碳陽極中央。氫氣經由多孔性碳陽極進入電極中央的氫氧化鉀電解質,在接觸后進行氧化,產生水及電子。
H2+2OH-→2H2O+e-
電子經由外電路提供電力并流回陰極,并在陰極與氧及水接觸后反應形成氫氧根離子
O2+2H2O+4e-→4OH-
最后水蒸汽及熱能由出口離開,氫氧根離子經由氫氧化鉀電解質流回陽極,完成整個電路。
堿性燃料電池的反應原理
堿性燃料電池通常用氫氧化鉀或氫氧化鈉為電解質,導電離子為OH-,燃料為氫。
陽極反應:H2+2OH-→2H2O+O2標準電極電位為-0.0828V
陰極反應:1/2O2+H2O+2e-→2OH-標準電極電位為0.401V
總反應:1/2O2+O2+H2→H2O理論電動勢為0.401-(-0.828)=-1.229V
AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過渡金屬鎳、鈷、錳等。
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