什么是氢燃料电池工作原理,燃料电池的工作原理

氢燃料电池是怎样的工作原理？

3从化学角度讲的话就是氢气和氧气燃烧生成水的反应，不过，这个过程中并不是燃烧过程，只是通过电子转移到电解质生成水，从而产生电能，效率比燃烧反应高出很多的。从反应角度讲的话：基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。说白了 就是原电池反应。

这个解释起来如下了：氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。

接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H 和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。

氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器2H2 O2==2H2O 氢气和氧气都可以由电池外提供。燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。

但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。

工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H 和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。

燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种发电机。一般来讲，书写燃料电池的化学反应方程式，需要高度注意电解质的酸碱性。 在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种:若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为：2H2 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为：O2 2H2O 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为：2H2-4eˉ=4H （阳离子），正极为：O2 4eˉ 4H =2H2O在碱溶液中，不可能有H 出现，在酸溶液中，不可能出现OHˉ。

为什么不用燃气出租车一样用发动机发动呢？主要是因为发动机的效率过低，达不到40%的效率。燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。而永磁电机的效率可以轻易达到95%以上，就是说，50%×95%＝47.5%，这样能量利用率可以达到47.5%以上，不要小看这么一点，最新的凯美瑞号称发动机效率达到史上最高，也不过是41%，这个数据本人还是很质疑的，之前最高效率也就38%，发动机如此成熟的今天怎么轻易能提高3%？而且传动还有损耗，最终给轮胎的肯定不到40%。