燃料电池的原理是什么 燃料电池的原理是什么意思

燃料电池的原理是什么？

燃料电池是一种电化学的发电装置。它不同于常规意义上的电池。其主要原理是：燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40－60％）；几乎不产生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常规发电厂减少40％以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发倍受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术它工作时氧化剂和还原剂可以不断从外界输入,同时将电极反应产物不断排出电池,把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能,具有能量转化率高,可持续使用的优点氢氧燃料电池:负:H2-2e-=2H+正:O2+4H++4e-=2H2O全反应:2H2+O2=2H2O直接甲醇燃料电池(DMFC)反应式:负：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+正：3/2O2+6H++6e=3H2O全反应：CH3OH+3/2O2=CO2+2H2O铝-空气-水负:4Al-12e-=4Al3+正:3O2+6H2O+12e-=12OH-全反应:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3

延伸阅读

燃料电池原理及优缺点？

优点：燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电，已被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。

发电效率高

燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上，它的发电效率可达到85%~90%，但由于工作时各种极化的限制，目前燃料电池的能量转化效率约为40%~60%。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。

环境污染小

燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时，二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外，由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫，而且按电化学原理发电，没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。

比能量高

液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍，直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。目前，燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%，但仍比一般电池的实际比能量高很多。噪音低燃料电池结构简单，运动部件少，工作时噪声很低。即使在11MW级的燃料电池发电厂附近，所测得的噪音也低于55dB。燃料范围广对于燃料电池而言，只要含有氢原子的物质都可以作为燃料，例如天然气、石油、煤炭等化石产物，或是沼气、酒精、甲醇等，因此燃料电池非常能源多样化的需求，可减缓主流能源的耗竭。

可靠性高

当燃料电池的负载有变动时，它会很快响应。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行，它都能承受且效率变化不大。由于燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。易于建设燃料电池具有组装式结构，安装维修方便，不需要很多辅助设施。燃料电池电站的设计和制造相当方便。

缺点：(1)价格昂贵。燃料电池的价格是其他发电机组(内燃机、燃气轮机)的2—10倍。目前最先进的燃料电池系统的价格相当于太阳能发电系统的价格。

(2)对燃料的要求很高。有些燃料电池只能用氢气，有些燃料电池虽然能够用天然气，但必须脱硫，往往需要非常高效的过滤器，并且要经常更换。

(3)维护比较专业。燃料电池的维护与其他的发电机组有很大不同，目前这方面的专业维护人员非常缺乏。燃料电池发生故障之后，往往只能运回生产厂家进行维修，还无法做到现场更换电池堆。

(4)燃料电池目前还处于研发阶段，还不能做到规模生产。市场上已有的一些产品进入商业化的时间还很短。

燃料电池的工作原理是什么？

燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。

它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是，它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。 2014年2月19日据物理学家组织网报道，美国科学家开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。

这种燃料电池只需借助太阳能或废热就能将稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转化为电能，能量密度比基于纤维素的微生物燃料电池高 燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。 燃料电池 燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。

而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。

这里以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池 氢-氧燃料电池反应原理这个反应是电解水的逆过程。

电极应为： 负极：H2 +2OH-→2H2O +2e- 正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH- 电池反应：H2+1/2O2==H2O 另外，只有燃料电池本体还不能工作， 燃料电池 必须有一套相应的辅助系统，包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。

燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极（阳极）和空气极（阴极）、及两侧气体流路构成，气体流路的作用是使燃料气体和空气（氧化剂气体）能在流路中通过。