燃料電池是類新型化學(xué)電池。氫氣、氧氣、甲烷等都可以成為它的原料。它具有能量轉(zhuǎn)化率高、無污染、節(jié)約金屬資源等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。但是，由于這類電池必須用特殊的催化劑，而該類催化劑現(xiàn)在制造困難，價(jià)格昂貴，所以，這類電池還不能普及，僅能應(yīng)用于人造衛(wèi)星、太空站等高科技領(lǐng)域。我們運(yùn)用已學(xué)過的原電池、電解池知識(shí)，在學(xué)校科技活動(dòng)中，制作了可用于演示的所氫氧燃料電池，效果很好。
主要特點(diǎn)
1、產(chǎn)物是水，清潔環(huán)保;
2、容易持續(xù)通氫氣和氧氣，產(chǎn)生持續(xù)電流;
3、能量轉(zhuǎn)換率較高，超過80%（普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%多）;
4、可以組合為燃料電池發(fā)電站，排放廢棄物少，噪音低，綠色發(fā)電站。
氫氧燃料電池的優(yōu)點(diǎn)
1、清潔環(huán)保，產(chǎn)物是水。
2、容易持續(xù)通氫氣和氧氣，產(chǎn)生持續(xù)電流。
3、能量轉(zhuǎn)換率較高，超過80%（普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%多）。
4、可以組合為燃料電池發(fā)電站，排放廢棄物少，噪音低，綠色發(fā)電站。
氫氧燃料電池的缺點(diǎn)
是輸出電壓較低，要持續(xù)不斷供給反應(yīng)物，排除生成物，附屬設(shè)備較多，不容易應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品。
組成結(jié)構(gòu)
以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)并輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達(dá)3600瓦·時(shí)/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8～0.97伏，為了滿足負(fù)載所需的工作電壓，往往由幾十個(gè)單體電池串聯(lián)成電池組。
為維持電池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，須持續(xù)供應(yīng)氫和氧，及時(shí)排除反應(yīng)產(chǎn)物（水）和廢熱。電池組由以下幾部分組成：
①氫氧供給分系統(tǒng)：航天器攜帶的氫和氧采用超臨界液態(tài)貯存，可縮小貯罐體積，解決失重條件下氣、液態(tài)的分離問題，但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓（氧罐為6兆帕、氫罐為3～3.5兆帕）。
②排水分系統(tǒng)：主要有動(dòng)態(tài)排水和靜態(tài)排水兩種方式。前者把帶有水蒸氣的氫氣循環(huán)輸送到冷卻裝置，使水蒸氣冷凝成水進(jìn)行分離；后者依靠多孔纖維編織材料（如燈芯）將冷凝后的水吸附出來，又稱燈芯排水。電池組排出的水經(jīng)凈化后可供航天員飲用或作冷卻劑。
③排熱分系統(tǒng)：電池組通過冷卻劑（如乙二醇水溶液）循環(huán)，將廢熱帶到輻射器向外排放，以維持電池組正常工作的溫度范圍。
④自動(dòng)控制分系統(tǒng)：包括電池組工作壓力、溫度、排水與排氣、電壓、安全和冷卻液循環(huán)等的控制與調(diào)節(jié)。所測(cè)量的參數(shù)傳送到航天員座艙的顯示器或由遙測(cè)設(shè)備發(fā)回地面。當(dāng)電池組出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到備份電池組供電。
如何制作簡(jiǎn)易的氫氧燃料電池
1、制作原理
用多孔碳棒作燃料電池的正、負(fù)極，30%的氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液。負(fù)極吸附氫氣，正極吸附氧氣。氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極上的氫放出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上的氧得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。
負(fù)極 2H2 + 4OH－－ 4e === 4H2O
正極 O2 + 2H2O + 4e === 4OH－
總反應(yīng) 2H2 + O2 === 2H2O
2、制作過程
1）多孔碳棒的加工。將石墨碳棒放到酒精噴燈上加熱除去其中的膠質(zhì)，并淬火3～4次，即形成多孔碳棒，也就是多孔碳電極。
2）把多孔碳電極、U形管、分液漏斗、橡皮塞按下圖所示組裝；再通過分液漏斗向U形管中注滿氫氧化鉀溶液，密閉。
3）氫氣、氧氣的制備
調(diào)節(jié)低壓電源的電壓到6伏，并把其正、負(fù)極分別與上圖裝置中的兩個(gè)碳電極相連接；接通電源，電解氫氧化鉀溶液制取氫氣、氧氣，且制得的氫氣與氧氣的體積比為2︰1。去掉電源，下圖所示裝置就成為一只氫氧燃料電池。
