氢氧燃料电池
氢氧燃料电池
静态排水
2014年6月13日，中国航天八院811所研制出静态排水燃料电池模块，该模块成功实现高电流密度的长时间 稳定放电，在国内首次实现连续8小时无气体排放。
谢谢观看
氢氧燃料电池
电池类型
01 背景
03 组成结构
目录
02 工作原理 04 电池分类
05 主要特点
07 研发设备
目录
06 应用领域
基本信息
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为 负极，用空气中的氧作为正极．和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电 池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断地输入的， 因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不 用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔 和浮标等方面。
研发设备
再生式
静态排水
再生式
将电池反应产物（水）通过电解器转变成反应物（氢和氧），再重复使用以产生电能的燃料电池，由燃料电 池和电解器两部分组成。可以作为大功率太阳电池阵电源系统的贮能装置。有日照时，太阳电池阵提供电能给航 天器负载，还用于将水电解成氢和氧，使部分电能贮存起来。航天器进入阴影区太阳电池不能发电或供电不足时， 由这种燃料电池供电。氢氧燃料电池是不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置。
②培根型燃料电池：属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径不同)，加铂作催化剂。电解 质为80%～85%的苛性钾溶液，室温下是固体，在电池工作温度(204～260°C)下为液体。这种电池能量利用率较 高，但自耗电大，起动和停机需较长的时间（起动需24小时，停机17小时）。
(完整)氢氧燃料电池简介
氢氧燃料电池简介燃料电池是一种能量转换装置.它可以按电化学原理,等温地把储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能.如图1所示,对于氢氧燃料电池，在其阳极（负极)上，氢气发生氧化反应，失去电子变成氢离子：-++→e 222H H (1）在阴极（正极)上,氧气发生还原反应，得到电子，并与氢离子结合生成水：O H e H O 222221→++-+ (2） 燃料电池的总反应为：O H O H 22221→+ （3) 即氢气与氧气发生反应生成了水。
图1 燃料电池工作原理示意图值得注意的是，氢气和氧气通过燃料电池所发生的反应，与常规的氢气在氧气中发生的直接氧化（例如燃烧）反应的过程大不一样。
在燃料电池中氢气与氧气并不直接接触，反应是必须通过阴极、阳极以及二者之间的电解质进行.在反应的过程中，在阳极由氢释放的电子会通过外电路负载流到阴极；氢离子则通过具有氢离子（质子）导电性的聚合物薄膜(PEM)扩散到阴极.燃料电池与常规的化学电池（例如锰锌干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等）不同，它的燃料（例如氢气）和氧化剂（例如氧气）并不储存在电极中,而是储存在电池以外的储罐中，在其工作期间,需要不断向电池中输入燃料和氧化剂，同时排放反应产物。
因此，从工作方式上看，燃料电池更像常规的汽油或柴油发电机.燃料电池的主要特点：(1）高效率在燃料电池工作的过程中，化学能直接转变成了电能，并不经过常规燃料燃烧方法发电所经历的燃烧释放热能供给热机做功,再把机械功转变为电能的复杂过程。
由于燃料电池发电不必经历热机过程，所以也就不受卡诺循环的效率限制,因此燃料电池具有很高的效率，其理论效率高达85％以上，即使在受到各种极化限制的情况下,其能量转化效率仍然可以达40%～60％。
若实现热电联供，燃料的总利用率可以高达80%以上.（2）环境友好由于燃料电池的能量转化效率很高，因此即使使用由矿物燃料转化得到的富氢气体为燃料进行发电，排放的温室气体量也要少于传统的火力发电.如果使用氢气作为燃料，反应产物是非常洁净的水,完全没有污染.由于燃料电池的发电过程无需经历高温燃烧过程，因此避免了会导致空气污染的氮氧化物的产生.（3）安静燃料电池发电是按电化学原理工作的，运动部件极少,因此工作时非常安静,噪声很低。
氢氧燃料电池总体反应方程式
氢氧燃料电池总体反应方程式氢氧燃料电池是一种将氢气和氧气转化为电能的装置。
在氢氧燃料电池中，通过氢气和氧气的氧化还原反应，产生电能和水。
总体反应方程式可以表示为：2H2 + O2 → 2H2O简单来说，氢氧燃料电池的工作原理是将氢气和氧气供应到电极上，在电极上，氢气发生氧化反应，氧气发生还原反应。
通过这些反应，产生的电子从负极（氢气侧）流向正极（氧气侧），在这个过程中驱动外部电路工作，产生电能。
正极的氧气和负极的氢气还会在电解质中结合生成水。
这个总体反应方程式尽管看起来简单，但实际上包含了一系列复杂的化学反应。
在氢氧燃料电池中，氢气和氧气在电极表面发生吸附和解离，然后进行氧化和还原反应。
具体反应过程会涉及到具体的电极材料和催化剂，这里不再展开讨论。
通过这个总体反应方程式，我们可以看到氢氧燃料电池的两个重要输入物质是氢气和氧气，输出物质是水。
氢氧燃料电池被认为是一种清洁能源技术，因为它的燃烧产物仅为水，没有产生有害的尾气或废弃物。
除了环保的优势，氢氧燃料电池还具有高能量转换效率、快速响应和低噪音等特点。
相比传统的燃油发动机，氢氧燃料电池具有更高的能量密度和较低的排放。
氢氧燃料电池被广泛应用于交通运输、能源储存和电力供应等领域。
然而，氢氧燃料电池技术仍面临着挑战。
氢气的储存和运输是一个难题，因为氢气在常温下是气态且容易泄漏。
氢气的制备仍然依赖于化石燃料，这对于实现完全的清洁能源仍然存在一定的限制。
氢氧燃料电池的制造和维护成本较高，限制了其大规模应用。
尽管如此，随着科学技术的发展和对清洁能源需求的增加，氢氧燃料电池技术正不断得到改进和推广。
未来，我们可以期待氢氧燃料电池在能源领域的更广泛应用，为人类创造更清洁、更可持续的生活环境。
总结与回顾：本文深入探讨了氢氧燃料电池的总体反应方程式及其工作原理。
通过氢气和氧气的氧化还原反应，氢氧燃料电池能够产生电能和水，具有环保、能量效率高、响应快等特点。
然而，氢氧燃料电池仍面临着氢气储存与制备的问题，以及制造与维护成本较高的挑战。
氢氧燃料电池现象
氢氧燃料电池现象什么是氢氧燃料电池？氢氧燃料电池（hydrogen fuel cell）是一种基于氢气和氧气反应产生电能的装置。
它与传统电池不同，燃料电池可以持续不断地产生电能，只要提供足够的氢气和氧气。
氢氧燃料电池的工作原理氢氧燃料电池利用了氢气和氧气的化学反应来产生电能。
该化学反应可以分为两个主要步骤：氢气的氧化和氧气的还原。
1.氢气的氧化：在氢氧燃料电池的阳极（anode），氢气（H2）被氧化成氢离子（H+）和电子（e-）。
2.氧气的还原：在氢氧燃料电池的阴极（cathode），氧气（O2）与氢离子和电子发生反应，生成水（H2O）。
同时，阴极和阳极之间需要一个导电介质来允许电子的流动。
这个导电介质通常是一个电解质，它可以使氢离子在两个极之间传递，并维持整个电池的电中性。
通过该化学反应，氢氧燃料电池能够不断地产生电能，同时排放出的唯一废物是纯净的水蒸汽。
这使得氢氧燃料电池成为一种绿色、清洁的能源选择。
氢氧燃料电池的应用领域由于其高效、环保的特性，氢氧燃料电池在许多领域有着广泛的应用前景。
1. 汽车汽车是氢氧燃料电池的一个重要应用领域。
燃料电池汽车使用氢气作为燃料，在经过电化学反应后产生电能驱动电动机，实现汽车的动力输出。
相比传统的燃油汽车，燃料电池汽车无尾气排放，全程零排放，同时具有高效能和长续航里程的优势。
2. 家庭和商业应用氢氧燃料电池也可用于家庭和商业应用。
通过将燃料电池与太阳能板等可再生能源系统结合，可以实现在没有电网供电的情况下，提供家庭和商业设施所需的电能。
3. 科研和实验室氢氧燃料电池在科研和实验室中也扮演着重要角色。
科研人员可以利用燃料电池提供的电能，进行各种实验和研究工作。
4. 航空和航天氢氧燃料电池还可以应用于航空和航天领域。
燃料电池可以提供高能量密度的电能，满足飞机和航天器对电能的需求，并在减少负荷的同时提高作战能力。
氢氧燃料电池的优势与挑战优势•高效能：相比传统的燃烧发电方式，氢氧燃料电池的转换效率更高，能够更充分地利用燃料的能量。
氢氧燃料电池反应原理
氢氧燃料电池反应原理
氢氧燃料电池，是一种利用氢气和氧气作为燃料，通过电化学反应产生电能的器件。
它的反应原理可以简述为：在阳极处，氢气在被催化剂催化的情况下，发生氧化反应生成
氢离子和电子；在阴极处，氧气在被催化剂催化的情况下，发生还原反应，接受氢离子和
电子，生成水。
在这个过程中，电子从阳极流经外部负载经过电子传导体，到达阴极，形
成电路，从而产生电能。
氢气在阳极的氧化反应
H2 → 2H+ + 2e-
在反应中，一分子的氢气接受两个电子和释放两个质子，形成两个氢离子和两个电子。
这是一个可逆反应，当有外部电流通过电池时会倾向于发生氧化反应。
氧在阴极发生的还原反应可表示为：
整个反应过程
在这个反应中，两个氢分子和一个氧分子在催化下发生反应，生成两个水分子和电能。
这个反应可以在常温常压下进行，不会产生有害物质，是一种高效、环保的电源，因此在
航空、汽车等领域拥有广泛应用前景。
总结
氢氧燃料电池的反应原理是在催化剂的作用下，氧气和氢气在电化学反应中发生氧化
和还原反应，形成水和电能。
这种反应不会产生有害物质，是一种高效、环保的电源。
氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一、简介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。
二、结构图三、材料电极:多孔石墨电极负极:氢气正极:氧气电解质:酸溶液(如稀H2SO4)或碱溶液(如KOH)四、原理1、氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
电池反应 2H+O=2HO 2222、电极反应(与电解质种类有关)1)若电解质溶液是碱、盐溶液，则负极反应式为:2H + 4OHˉ-4eˉ== 4H0 22正极为:O + 2HO + 4eˉ== 4OHˉ 222)若电解质溶液是酸溶液，则负极反应式为:+2H-4eˉ=4H(阳离子) 2+正极为:O+4eˉ+4H=2HO 22+在碱溶液中，不可能有H出现，在酸溶液中，不可能出现OHˉ。
五、评价优点:能量利用率高(约80%，普通燃烧为30%)清洁环保，可连续使用污染轻，产物主要是水缺点:现在技术还不太成熟，还没有形成产业化，而且对膜的要求很高。
另外，催化剂还需要使用铂金，造价比较高，而且在使用中可能会产生有害气体。
六、如何制作材料:石墨电极水槽(溶液为NaCl溶液)1.实验步骤1)将石墨电极放入水槽中，连接在6V直流电源上，并通上电(电解水)现象:2)断开电路，取下电池，串连入灵敏电流计，观察现象。
评价:由于是在家中实验，材料较不充足，使用了食盐水，因而导电性与稀硫酸或KOH溶液相比较差。
并且在实验中，灵敏电流计的示数很快减小，产生的电流较小。
氢氧燃料电池
池技术方面的实力。
THANKS
感谢观看
德国H2 Mobility Deutschland
该公司致力于建设覆盖全国的氢气加注站网络，为燃料电池汽车提供便利的加氢服务， 推动了氢燃料电池汽车的普及。
国内成功案例
上海临港氢能产业园
作为国内领先的氢能产业基地，该产业园集 研发、生产、服务于一体，为国内氢燃料电 池汽车的发展提供了有力支持。
北京冬奥会氢燃料电池车 队
氢氧燃料电池
• 引言 • 氢氧燃料电池的种类与特点 • 氢氧燃料电池的应用领域 • 氢氧燃料电池的发展现状与趋势 • 氢氧燃料电池的挑战与解决方案 • 氢氧燃料电池的成功案例分析
01
引言
氢氧燃料电池的定义
氢氧燃料电池是一种将氢气和氧气通 过化学反应转换成电能的装置。
它是一种清洁、高效的能源转换方式 ，被广泛应用于移动电源、电动车、 航空航天等领域。
详细描述
磷酸燃料电池的优点在于其较高的能量效率和较长的使用寿命，同时其技术成熟度也较高。然而，磷酸燃料电池 的缺点是成本较高，且产生的废水中含有一定量的有害物质。
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
总结词
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温燃料电池，其工作原理是通过氢气和氧气在熔融碳酸盐介质中反应产 生电能。
详细描述
04
氢氧燃料电池的发展现状与趋势
技术发展现状
高效能转换
氢氧燃料电池的能量转换效率高，能够达到6080%的效率，远高于传统电池。
长寿命
氢氧燃料电池的寿命长，可达到数千小时，减少 了更换电池的频率和维护成本。
氢氧燃料电池电极反应式总反应
氢氧燃料电池电极反应式总反应1. 引言说到氢氧燃料电池，很多人可能会觉得有点陌生。
不过，别担心，今天我就带你们轻松了解一下这个神奇的小家伙！简单来说，氢氧燃料电池就像是一个超级电池，它通过化学反应把氢和氧变成电能。
听起来是不是很酷？就像魔法一样，让我们来揭开它的神秘面纱吧！2. 氢氧燃料电池的基本原理2.1 什么是氢氧燃料电池？氢氧燃料电池，顾名思义，就是用氢和氧来发电。
想象一下，你的车不是用汽油，而是用氢气和空气中的氧气，哇，这样的车简直就是环保先锋啊！使用氢气作为燃料，电池在运行时唯一的“排放物”就是水，简直是“无污染、零负担”。
2.2 工作原理那么，这个氢氧燃料电池到底是怎么工作的呢？其实，原理很简单。
氢气在负极（阴极）和氧气在正极（阳极）发生反应。
反应后，氢气中的氢原子被拆分成氢离子（H⁺）和电子（e⁻），然后氢离子穿过电池的电解质，而电子则沿着外部电路流动，这个流动的过程就产生了电能！然后，这些氢离子和氧气结合生成水，形成了反应的最后产物。
听起来是不是像在厨房里做菜，最后盛出一碗清汤？3. 电极反应式3.1 总反应式要说到氢氧燃料电池的电极反应式，我们得把主要成分梳理一下。
简单来说，反应式就是：。
2H_2 + O_2 → 2H_2O 。
这就意味着两个氢分子和一个氧分子结合，生成两个水分子。
看吧，这就是化学的魅力所在！3.2 反应过程在这个过程中，氢气在阴极失去电子，形成氢离子；氧气在阳极接受电子，形成水。
整个反应就像一场舞会，氢气和氧气在电池中优雅地旋转，最后化作一曲美妙的“水之交响曲”。
而且，这种反应还相当高效，能量转换效率可以达到60%以上，比传统燃料高多了！4. 小结与展望今天咱们聊了聊氢氧燃料电池的基本概念和电极反应式，总的来说，氢氧燃料电池简直是未来交通工具的“希望之星”。
它不仅环保，还能有效减少温室气体的排放。
就像老话说的：“一场春雨一场暖”，希望未来的技术能像这场春雨一样，带给我们一个更美好的环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、燃料电池的定义
燃料电池是一种能够持续的 通过发生在正极和负极的氧化还 原反应将化学能转化为电能的能 量转换装置。燃料电池与常规电 池的区别在于，它工作时需要连 续不断地向电池内输入燃料和氧 化剂，只要持续供应，燃料电池 就会不断提供电能。
三、燃料电池的工作原理
燃料 导电离子 氧化剂
负 极 电 解 质
一、制作氢氧燃料电池的设想
燃料电池是一种新型的化学电源， 是现在最引人注目的能源装置之一，是 高中化学教材新增添的学习内容。但教 材没有安排燃料电池的演示实验和学生 实验。因此我们就想自己研制燃料电池。 我们首先查阅了大量的有关燃料电池的 资料，做了大量的实验，通过不断改进， 最终研制出了一种不需用贵重金属的简 易氢氧燃料电池。
电子钟
（+）O2+ 4e- + 4H+= 2H2O
可走数十 分钟
（-）2H2-4e- + 4OH- = 4H2O
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氧气的碳棒为正极，附有氧 气的碳棒为正极。
电子贺卡
贺卡发出红光 和音乐声音
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
八、该氢氧燃料电池的优点
装置美观，材料价廉;
操作简单，现象明显;
安全； 高效；
无污染。
九、氢氧燃料电池的应用
大型电站发电；
便ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ移动电源；
应急电源； 家庭电源；
飞机、汽车，军舰…
十、研制氢氧燃料电池的体会
提高了学习兴趣；
加深了对燃料电池的理解；
增强了实验能力； 锻炼了创新能力；
加强了合作能力；
填补了教材空白。
正 极
燃料电池由正极、 负极和离子导电的电 解质构成，其工作原 理与普通电化学电池 类似，燃料在负极氧 化，氧化剂在正极还 原，电子从负极通过 负载流向正极构成电 回路，产生电流。
四、氢氧燃料电池的工作原理
A
2e
-
2e
-
氢气
H+
H+
OH OH -
氧气
H2O 负极 正极
五、氢氧燃料电池的装置
石墨电极均为普通1号干电池的碳棒, 电 解槽为化学实验室盛装石蕊试纸的塑料盒。
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
六、通直流电制取氢气和氧气
给电池通14V直流电至两个电极上吸附 着较多气泡为止。
（阳极）4OH-- 4e- = O2 + 2H2O （阴极）4H++4e- = 2H2
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氢气的碳棒为负极，附有氧 气的碳棒为正极。