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燃料電池原理，關(guān)于燃料電池反應(yīng)原理

來源：整理 時間：2023-08-30 00:26:59 編輯：智能門戶 手機(jī)版

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1，關(guān)于燃料電池反應(yīng)原理

燃料電池電極判斷很簡單1、通入燃料的作負(fù)極，助燃劑是正極2、總反應(yīng)方程式與燃料的燃燒反應(yīng)類似（不需要點(diǎn)燃）寫電極方程式時要考慮產(chǎn)物與電解質(zhì)是否反應(yīng)，這個題目的負(fù)極寫法比較復(fù)雜，告訴你一個技巧先寫總反應(yīng)方程是：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O正極寫法比較簡單：O2+4e+2H2O=4OH-負(fù)極電極方程式：總-2正極CH4-8e+10OH-=CO32-+7H2O鉛酸電池的充電時相當(dāng)于電解池，可結(jié)合放電時的反應(yīng)理解放電負(fù)極 Pb-2e+SO42-=PbSO4正極 PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+H2O電時的反應(yīng)與放電時恰好相反，而充電時（電解池）陽極：氧化反應(yīng)，陰極：還原反應(yīng)Pb-2e+SO42-=PbSO4 PbSO4+2e=Pb+SO42- 陽極PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+H2O PbSO4+H2O-2e =PbO2+4H++SO42- 陰極希望對你有所幫助，滿意請采納，親！如有疑問，歡迎追問！

關(guān)于燃料電池反應(yīng)原理

2，燃料蓄電池的工作原理是什么

原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。
蓄電池的核心部分是極板和電解液，蓄電池建立電動勢.放電和充電就是通過極板上的活性物質(zhì)與電解液的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。 電解液的作用是使極板上的活性物質(zhì)發(fā)生溶解和電離，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，它由純凈的硫酸與蒸餾水按一定的比例配制而成。電解液的密度一般為1.24---1.30g每立方厘米
現(xiàn)在有鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、釩電池、鈉硫電池，尤其以鈉硫電池和釩電池最有發(fā)展前途，無污染，充放電次數(shù)達(dá)到10000次以上，是今后蓄電池發(fā)展的方向。秦皇島海天路礦---攤鋪機(jī)秦皇島長鑫光電科技有限公司-層壓機(jī)

燃料蓄電池的工作原理是什么

3，燃料電池的原理是什么

簡單地說，燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(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“發(fā)電廠”。燃料電池的概念是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大約160年的歷史。 　　燃料電池十分復(fù)雜，涉及化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、電催化、材料科學(xué)、電力系統(tǒng)及自動控制等學(xué)科的有關(guān)理論，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)?？偟膩碚f，燃料電池具有以下特點(diǎn)： 　?。?）能量轉(zhuǎn)化效率高　他直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。目前燃料電池系統(tǒng)的燃料—電能轉(zhuǎn)換效率在45%～60%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%。 　?。?）有害氣體ＳＯx、ＮＯx及噪音排放都很低?。茫?排放因能量轉(zhuǎn)換效率高而大幅度降低，無機(jī)械振動。 　　（3）燃料適用范圍廣 　?。?）積木化強(qiáng)　規(guī)模及安裝地點(diǎn)靈活，燃料電池電站占地面積小，建設(shè)周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池?zé)o論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區(qū)、工廠、大型建筑的獨(dú)立電站都非常合適 　?。?。 　　

燃料電池的原理是什么

4，燃料電池原理

負(fù)極氧化反應(yīng)正極還原反應(yīng)
燃料電池工作原理 燃料電池的一般結(jié)構(gòu)為燃料（負(fù)極）|電解質(zhì)（液態(tài)或固態(tài)）|氧化劑（正極）。在燃料電池中，負(fù)極常稱為燃料電極或氫電極，正極常稱為氧化劑電極、空氣電極或氧電極。燃料有氣態(tài)如氫氣、一氧化碳、二氧化碳和碳?xì)浠衔?，液態(tài)如液氫、甲醇、高價碳?xì)浠衔锖鸵簯B(tài)金屬，還有固態(tài)如碳等。按電化學(xué)強(qiáng)弱，燃料的活性排列次序?yàn)椋弘?gt;氫>醇>一氧化碳>烴>煤。燃料的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡單，建造燃料電池時可能出現(xiàn)的問題越少。氧化劑為純氧、空氣和鹵素。電解質(zhì)是離子導(dǎo)電而非電子導(dǎo)電的材料，液態(tài)電解質(zhì)分為堿性和酸性電解液，固態(tài)電解質(zhì)有質(zhì)子交換膜和氧化鋯隔膜等。在液體電解質(zhì)中應(yīng)用微孔膜，0.2mm～0.5mm厚。固體電解質(zhì)為無孔膜，薄膜厚度約為20 m。 燃料電池的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，電極的作用一方面是傳遞電子、形成電流；另一方面是在電極表面發(fā)生多相催化反應(yīng)，反應(yīng)不涉及電極材料本身，這一點(diǎn)與一般化學(xué)電池中電極材料參與化學(xué)反應(yīng)很不相同，電極表面起催化劑表面的作用。 對于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，核心部件是燃料電池組，它由燃料電池單體堆集而成，單體電池的串聯(lián)和并聯(lián)選擇，依據(jù)滿足負(fù)載的輸出電壓和電流，并使總電阻最低，盡量減小電路短路的可能性。其余部件是燃料預(yù)處理裝置、熱量管理裝置、電壓變換調(diào)整裝置和自動控制裝置。通過燃料預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)燃料的生成和提純。燃料電池的運(yùn)行或起動，有的需要加熱，工作時放出相當(dāng)?shù)臒崃?，由熱量管理裝置合理地加熱或除熱。燃料電池工作時，在堿性電解液負(fù)極或酸性電解液正極處生成水。為了保證電解液濃度穩(wěn)定，生成的水要及時排除。高溫燃料電池生成水會汽化，容易排除，水量管理裝置將實(shí)現(xiàn)合理的排水。燃料電池與化學(xué)電池一樣，輸出直流電壓，通過電壓變換成為交流電送到用戶或電網(wǎng)。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過自控裝置使各個部件協(xié)調(diào)工作，進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理。 在氫氧燃料電池中，氫和氧在各自的電極反應(yīng)。氧電極進(jìn)行氧化反應(yīng)，放出電子，氫電極進(jìn)行還原反應(yīng)，吸收電子，總反應(yīng)為＆#118bscript: o2＋2h2 2h2o 反應(yīng)結(jié)果是氫和氧發(fā)生電化學(xué)燃燒，生成水和產(chǎn)生電能。由熱力學(xué)變量可得到以下理論電動勢和理論熱效率公式： eo=－( g/2f)=1.23v = g/ h=83.0％ 式中， g和 h分別為自由能變化和熱焓變化，f是法第常數(shù)。 燃料電池工作的中心問題是燃料和氧化劑在電極過程中的反應(yīng)活性問題。對于氣體電極過程，必需采用多孔氣體擴(kuò)散電極和高效電催化劑，提高比表面，增加反應(yīng)活性，提高電池比功率。 氫在負(fù)極氧化是氫原子離解為氫離子和電子的過程，若用有機(jī)化合物燃料，首先需要催化裂化或重整，生成富氫氣體，必要時還要除去毒化催化劑的有害雜質(zhì)。這些反應(yīng)可在電池內(nèi)部或外部進(jìn)行，需附加輔助系統(tǒng)。正極中的氧化反應(yīng)緩慢，燃料電池的活性主要依賴正極。隨著溫度升高，氧的還原反應(yīng)有相當(dāng)?shù)母纳啤８邷胤磻?yīng)有利于提高燃料電池反應(yīng)活性。
根本原理和普通電池類似，均為氧化還原反應(yīng)。不同之處是，它通過使用催化劑使原本常溫下不能反應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)（如氫和氧），產(chǎn)生電流。

5，燃料電池的技術(shù)原理

燃料電池是將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個反應(yīng)是電解水的逆過程。電極應(yīng)為： 負(fù)極：H2 +2OH-→2H2O +2e-正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。在實(shí)用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應(yīng)中與氫離子（H+）相關(guān)，發(fā)生的反應(yīng)為：燃料極：H2==2H++2e-（1）空氣極：2H++1/2O2+2e-==H2O（2）全體：H2+1/2O2==H2O（3）氫氧燃料電池組成和反應(yīng)循環(huán)圖在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但實(shí)際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。 引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進(jìn)反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。相對PAFC和PEMFC，高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而且還具有易于利用其高質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點(diǎn)。MCFC主構(gòu)成部件。含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì)（通常是為Li與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的2塊電極板（燃料極與空氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等，電解質(zhì)在MCFC約600~700℃的工作溫度下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室的形成采用抗蝕金屬。MCFC工作原理?？諝鈽O的O2（空氣）和CO2與電相結(jié)合，生成CO32-（碳酸離子），電解質(zhì)將CO32-移到燃料極側(cè)，與作為燃料供給的H+相結(jié)合，放出e-，同時生成H2O和CO2?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：燃料極：H2+CO32-==H2O+CO2+2e-（4）空氣極：CO2+1/2O2+2e-==CO32-（5）全體：H2+1/2O2==H2O（6）在這一反應(yīng)中，e-同在PAFC中的情況一樣，它從燃料極被放出，通過外部的回路反回到空氣極，由e-在外部回路中不間斷的流動實(shí)現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC的最大特點(diǎn)是，必須要有有助于反應(yīng)的CO32-離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣主成份的CH4在電池內(nèi)部改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O反應(yīng)生成H2，因此，可以等價地將CO作為燃料來利用。為了獲得更大的出力，隔板通常采用Ni和不銹鋼來制作。SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2(氧化鋯)，它構(gòu)成了O2-的導(dǎo)電體Y2O3（氧化釔）作為穩(wěn)定化的YSZ（穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板采用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同，電解質(zhì)之間熱膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外，還有開發(fā)出了為避免應(yīng)力集中的圓筒型。SOFC的反應(yīng)式如下：燃料極：H2+O2-==H2O+2e-（7）空氣極：1/2O2+2e-==O2-（8）全體：H2+1/2O2==H2O（9）燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)而移動，與O2-反應(yīng)生成H2O和e-?？諝鈽O由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2和O2生成H2O。在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用。
有的，就是溫差發(fā)電，seebeck效應(yīng)。但是用于發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在不成熟，現(xiàn)在只用來進(jìn)行溫度測量，就是熱電偶。關(guān)于溫差發(fā)電 1821年，德國人seebeck發(fā)現(xiàn)，在兩種不同金屬（銻與銅）構(gòu)成的回路中，如果兩個接頭處存在溫度差，其周圍就會出現(xiàn)磁場，又通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)回路中存在電動勢。這一效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，為測溫?zé)犭娕肌夭畎l(fā)電和溫差電傳感器的制作奠定了基礎(chǔ)。 熱電轉(zhuǎn)換材料直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無需化學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)，因而在發(fā)電過程中具有無噪音、無磨損、無介質(zhì)泄漏、體積小、重量輕、移動方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在軍用電池、遠(yuǎn)程空間探測器、遠(yuǎn)距離通訊與導(dǎo)航、微電子等特殊應(yīng)用領(lǐng)域具有“無可替代”的地位。在21世紀(jì)全球環(huán)境和能源條件惡化、燃料電池又難以進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的情況下，溫差電技術(shù)更成為引人注目的研究方向。 溫差發(fā)電的工作原理：將兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料n和p的一端結(jié)合并將其置于高溫狀態(tài)，另一端開路并給以低溫時，由于高溫端的熱激發(fā)作用較強(qiáng)，空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅(qū)動下，空穴和電子向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫開路端形成電勢差；如果將許多對p型和n型熱電轉(zhuǎn)換材料連接起來組成模塊，就可得到足夠高的電壓，形成一個溫差發(fā)電機(jī)。

6，燃料電池技術(shù)原理

有的，就是溫差發(fā)電，Seebeck效應(yīng)。但是用于發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在不成熟，現(xiàn)在只用來進(jìn)行溫度測量，就是熱電偶。關(guān)于溫差發(fā)電 1821年，德國人Seebeck發(fā)現(xiàn)，在兩種不同金屬（銻與銅）構(gòu)成的回路中，如果兩個接頭處存在溫度差，其周圍就會出現(xiàn)磁場，又通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)回路中存在電動勢。這一效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，為測溫?zé)犭娕肌夭畎l(fā)電和溫差電傳感器的制作奠定了基礎(chǔ)。 熱電轉(zhuǎn)換材料直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無需化學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)，因而在發(fā)電過程中具有無噪音、無磨損、無介質(zhì)泄漏、體積小、重量輕、移動方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在軍用電池、遠(yuǎn)程空間探測器、遠(yuǎn)距離通訊與導(dǎo)航、微電子等特殊應(yīng)用領(lǐng)域具有“無可替代”的地位。在21世紀(jì)全球環(huán)境和能源條件惡化、燃料電池又難以進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的情況下，溫差電技術(shù)更成為引人注目的研究方向。 溫差發(fā)電的工作原理：將兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料N和P的一端結(jié)合并將其置于高溫狀態(tài)，另一端開路并給以低溫時，由于高溫端的熱激發(fā)作用較強(qiáng)，空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅(qū)動下，空穴和電子向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫開路端形成電勢差；如果將許多對P型和N型熱電轉(zhuǎn)換材料連接起來組成模塊，就可得到足夠高的電壓，形成一個溫差發(fā)電機(jī)。
燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù)兩個電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池(福建亞南集團(tuán)為清潔能源解決方案供應(yīng)商，致力于氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。亞小南為您解答4000-080-999)氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個反應(yīng)是電解水的逆過程。電極應(yīng)為： 負(fù)極：H2 +2OH-→2H2O +2e-正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O另外，只有燃料電池本體還不能工作，燃料電池燃料電池必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。在實(shí)用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。PAFC和PEMFC反應(yīng)中與氫離子（H+）相關(guān)，發(fā)生的反應(yīng)為：燃料極：H2==2H++2e-（1）空氣極：2H++1/2O2+2e-==H2O（2）全體：H2+1/2O2==H2O（3）在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但實(shí)際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。 引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進(jìn)反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。相對PAFC和PEMFC，高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而且還具有易于利用其高質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點(diǎn)。MCFC主構(gòu)成部件。含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì)（通常是為Li與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的2塊電極板（燃料極與空氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等，電解質(zhì)在MCFC約600~700℃的工作溫度下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室的形成采用抗蝕金屬。MCFC工作原理?？諝鈽O的O2（空氣）和CO2與電相結(jié)合，生成CO32-（碳酸離子），電解質(zhì)將CO32-移到燃料極側(cè)，與作為燃料供給的H+相結(jié)合，放出e-，同時生成H2O和CO2?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：燃料極：H2+CO32-==H2O+CO2+2e-（4）空氣極：CO2+1/2O2+2e-==CO32-（5）全體：H2+1/2O2==H2O（6）在這一反應(yīng)中，e-同在PAFC中的情況一樣，它從燃料極被放出，通過外部的回路反回到空氣極，由e-在外部回路中不間斷的流動實(shí)現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC的最大特點(diǎn)是，必須要有有助于反應(yīng)的CO32-離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣主成份的CH4在電池內(nèi)部改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O反應(yīng)生成H2，因此，可以等價地將CO作為燃料來利用。為了獲得更大的出力，隔板通常采用Ni和不銹鋼來制作。SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2(氧化鋯)，它構(gòu)成了O2-的導(dǎo)電體Y2O3（氧化釔）作為穩(wěn)定化的YSZ（穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板采用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同，電解質(zhì)之間熱膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外，還有開發(fā)出了為避免應(yīng)力集中的圓筒型。SOFC的反應(yīng)式如下：燃料極：H2+O2-==H2O+2e-（7）空氣極：1/2O2+2e-==O2-（8）全體：H2+1/2O2==H2O（9）燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)而移動，與O2-反應(yīng)生成H2O和e-?？諝鈽O由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2和O2生成H2O。在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用。
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