氫氧燃料電池說明

燃料電池是很有發展前途的新的動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧作為正極．和一般電池的主要區別在于一般電池的活性物質是預先放在電池內部的，因而電池容量取決于貯存的活性物質的量；而燃料電池的活性物質（燃料和氧化劑）是在反應的同時源源不斷地輸入的，因此，這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。這類電池具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優點，但由于成本高，系統比較復雜，僅限于一些特殊用途，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉站、燈塔和浮標等方面。

以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進行電化學反應并輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達3600瓦·時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8～0.97伏，為了滿足負載所需的工作電壓，往往由幾十個單體電池串聯成電池組。

為維持電池的正常運轉，須持續供應氫和氧，及時排除反應產物（水）和廢熱。電池組由以下幾部分組成：①氫氧供給分系統：航天器攜帶的氫和氧采用超臨界液態貯存，可縮小貯罐體積，解決失重條件下氣、液態的分離問題，但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓（氧罐為6兆帕、氫罐為3～3.5兆帕）。②排水分系統：主要有動態排水和靜態排水兩種方式。前者把帶有水蒸氣的氫氣循環輸送到冷卻裝置，使水蒸氣冷凝成水進行分離；后者依靠多孔纖維編織材料（如燈芯）將冷凝后的水吸附出來，又稱燈芯排水。電池組排出的水經凈化后可供航天員飲用或作冷卻劑。③排熱分系統：電池組通過冷卻劑（如乙二醇水溶液）循環，將廢熱帶到輻射器向外排放，以維持電池組正常工作的溫度范圍。④自動控制分系統：包括電池組工作壓力、溫度、排水與排氣、電壓、安全和冷卻液循環等的控制與調節。所測量的參數傳送到航天員座艙的顯示器或由遙測設備發回地面。當電池組出現故障時，自動切換到備份電池組供電。

氫氧燃料電池的正負極反應

1、若電解質溶液是堿、鹽溶液則

負極反應式為：

正極反應式為：

2、若電解質溶液是酸溶液則

負極反應式為：

正極反應式為：

總反應方程式為：

在堿溶液中，OHˉ含量極高，故負極處生成的H+會直接與OHˉ結合生成水，而正極處生成的OHˉ由于缺少H+結合而以離子的形態存在。酸性溶液則正好相反。