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氢燃料电池实际如何工作？
张贴者 佐伊·波丁兹（Zoe Bodinetz） 2020年5月1日下午3:45
氢燃料电池被誉为‘fuel 的 the future’，因为它们具有高效和环保的潜力。它们的效率比汽车中常见的内燃机高出3倍，并且仅产生水和热量作为废物。
KPMG’的全球汽车业高管调查发现，汽车业正在进入‘restructuring phase’燃料电池电动汽车的兴起是2050年的第一趋势。
除了效率高以外，氢燃料电池还非常可靠，安全并且可扩展，因此可以组合成非常有用的更大系统。
令人惊讶的是，背后的科学‘magic’燃料及其如何产生电力非常简单！
基础
电流是通过电子流动产生的，因此，实质上，燃料电池的目的是以某种方式产生电子。氢原子构成了这些电池的燃料来源，由带正电荷的质子和带负电荷的电子组成。
燃料电池由阳极（带正电），阴极（带负电）和燃料电池组成。‘质子交换膜’ between them. The 质子交换膜 is an electrolyte, which only lets certain chemicals travel across it.
当氢进入电池时，带正电的阳极会与氢发生反应，将其分解为质子和电子。然后，电子从阳极到阴极被送入电路中以发电。同时，质子穿过质子交换膜流向阴极。在这里，氧气被输入，与质子结合，电子从电路中形成水分子（H2O）是废物。
在这些电池的某些模型中，过程略有不同，取而代之的是氧气‘picks up’阴极的电子，然后穿过质子交换膜到达阳极，在阳极与质子结合形成水。
图表来源： 酶促葡萄糖生物燃料电池及其应用
有多种方法获取所需的氢气作为燃料来源：
- Thermolysis –加热蒸汽至2000oC，将水分解成氢气和氧气。
- Electrolysis –使电流通过水，将其分解为氢和氧离子，然后使氢离子通过阴极，形成氢气。
- 天然气重整–使蒸汽与甲烷反应生成一氧化碳和氢气。一氧化碳然后再次与蒸汽反应形成更多的氢。
为什么没有广泛使用它们？
尽管已经开发出了用于多种类型燃料电池的技术，但是还没有一种效率足以被广泛推向市场。它们目前都太昂贵了，不能替代当前的燃烧技术。使用液体电解质的燃料电池有泄漏的风险，而使用固体电解质的燃料电池则有破裂的风险。
不同类型的燃料电池：
| Type | 质子交换膜 | Catalyst | Properties |
|---|---|---|---|
| 固体氧化物燃料电池 | Hard ceramic compound 的 metal oxides | Non- platinum | 在很高的温度下操作（约1000oC） |
| 直接甲醇燃料电池 | Polymer membrane | Platinum | 使用液态甲醇作为燃料，在低温下运行 |
| Alkaline Fuel Cell | 氢氧化钾水溶液 | Platinum | 需要纯氢燃料，运行在大约150-200oC |
| 磷酸燃料电池 | 磷酸和陶瓷电解质 | Platinum | 可以使用各种燃料来源。约于150-220运作oC |
| 质子交换膜燃料 Cell | 聚合物电解质薄片 | Platinum | 在低温下运行，需要纯净燃料 |
| 熔融碳酸盐燃料电池 | Salt carbonates | Nickel | 需要定期添加二氧化碳。在约650运行oC |
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评论
22条评论-在下方阅读或 加一
了解工作技术对以后了解什么是非常有用的
paulrober280
paulrober280留下评论：2020年12月2日上午11:00
氢燃料电池仅排放水，因此有 无二氧化碳排放， 无尘砂纸纽约州奥尔巴尼
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非常有趣的信息。我不知道
richb99999
richb99999留下评论：2020年6月1日下午6:38
如果氢气来自天然气，那么我的GCSE化学实验表明会产生二氧化碳。这比燃烧天然气好吗？
Noahcentineo发表评论于：2021年1月11日上午7:34