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氢燃料电池原理
日期:2024-08-25 22:09
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摘要:
氢燃料电池原理
氢燃料电池是以氢气和氧气(空气)为反应气体,利用质子交换膜技术实现氢气的氧化和氧气的还原,从而产生电
压和反应生成的水。
1.1 在电池的一端, 氢气通过导气板到达阳极,在催化剂的作用下,发生如下阳极反应:
(1)
反应生成物中,氢离子(质子) 穿过阳极和阴极之间的固体电解质膜到达阴极,电子通过外电路也到达阴极。
1.2 在电池的另一端,氧气通过导气板到达阴极,在催化剂的作用下,发生如下阴极反应:
(2)
1.3 总的化学反应如下:
(3)
连续不断地向电池输送氢气和氧气,电子就会在外电路连续运动形成电流,从而可以向负载输出电能。
2. 车用氢燃料电池电堆**性分析
如图2所示,1、3为端板,2、6为密封垫片,3、5为电流收集片,4为质子交换膜组件。此图是单片电堆,实际车用
的电堆少则几十片,多则上百片。
影响氢燃料电池电堆**性的因素主要有以下几个方面:
2.1 电**性:轿车用单个电堆工作时输出电压*高可达150V,多个电堆串联后电压更高。如此之高的输出电压对
车内乘客的**造成威胁,这就对电堆的绝缘强度和介电强度提出了要求。在这个方面,电堆的**性和电动汽车、混
合动力汽车用动力蓄电池的**性有着共通之处,例如对绝缘等级、介电强度、高压防护等方面的要求。
2.2 氢气**性:氢燃料电池电堆工作时需要通入大量的氢气。众所周知,氢气是可燃易爆气体,其爆炸浓度限值
范围甚广,见表1。