燃料電池是電動汽車中的一個特殊的存在,因為他不屬于固態電池,雖然其輸出的是電能但其工作原理更像是內燃機的。今天整理了電動車燃料電池及原理資料。
燃料電池由燃料在陽極氧化,氧化劑在陰極還原。如果在陽極(即外電路的負極,也可稱燃料極)上連續供給氣態燃料(氫氣),而在陰極(即外電路的正極,也可稱空氣極)上連續供給氧氣(或空氣),就可以在電極上連續發生電化學反應,并產生電流。由此可見,燃料電池與常規電池不同,它的燃料和氧化劑不是儲存在電池內,而是儲存在電池外部的儲罐中。當它工作(輸出電流并做功)時,需要不間斷地向電池內輸人燃料和氧化劑并同時排出反應產物。因此,從工作方式上看,它類似于常規的汽油或柴油發電機。
由于燃料電池工作時要連續不斷地向電池內送入燃料和氧化劑,所以燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體(氣體或液體)。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體(如重整氣)和某些液體(如甲醇水溶液),常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體(如過氧化氫和硝酸的水溶液等)。
燃料電池陽極的作用是為燃料和電解液提供公共界面,并對燃料的氧化產生催化作用,同時把反應中產生的電子傳輸到外電路或者先傳輸到集流板后再向外電路傳輸。陰極(氧電極)的作用是為氧和電解液提供公共界面,對氧的還原產生催化作用,從外電路向氧電極的反應部位傳輸電子。
由于電極上發生的反應大多為多相界面反應,為提高反應速率,電極一般采用多孔材料并涂有電催化劑。電解質的作用是輸送燃料電極和氧電極在電極反應中所產生的離子,并能阻止電極間直接傳遞電子。隔膜的作用是傳導離子、阻止電子在電極間直接傳遞和分隔氧化劑與還原劑。因此隔膜必須是抗電解質腐蝕和絕緣的物質,并具有良好耐潤濕性。
燃料電池是一種化學電池,它利用物質發生化學反應時釋出的能量,直接將其變換為電能。從這一點看,它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是,它工作時需要連續地向其供給反應物質——燃料和氧化劑,這又和其他普通化學電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學反應釋出的能量變為電能輸出,所以被稱為燃料電池。
與傳統的內燃機相比,同樣都是需要燃料,但以汽油柴油等石油提煉而來的燃料產生的是熱能做功為汽車提供動力,而燃料電池是燃燒后直接產生電能,兩種能量的不同導致發動機也完全不一樣。
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