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氢氧燃料电池的优缺点

实验室资讯网时间:2020-11-12 点击: 百度搜索 | 必应搜索 | 搜狗搜索

【导读】燃料电池是类新型化学电池。氢气、氧气、甲烷等都可以成为它的原料。它具有能量转化率高、无污染、节约金属资源等优点,具有巨大的应用价值。但是,由于这类电池必须用特殊的催化剂,而该类催化剂现在制造困难,价格昂贵,所以,这类电池还不能普及,仅能应用于人造卫星、太空站等高科技领域。我们运用已学过的原电池、电解池......
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  燃料电池是类新型化学电池。氢气、氧气、甲烷等都可以成为它的原料。它具有能量转化率高、无污染、节约金属资源等优点,具有巨大的应用价值。但是,由于这类电池必须用特殊的催化剂,而该类催化剂现在制造困难,价格昂贵,所以,这类电池还不能普及,仅能应用于人造卫星、太空站等高科技领域。我们运用已学过的原电池、电解池知识,在学校科技活动中,制作了可用于演示的所氢氧燃料电池,效果很好。

  主要特点

  1、产物是水,清洁环保;

  2、容易持续通氢气和氧气,产生持续电流;

  3、能量转换率较高,超过80%(普通燃烧能量转换率30%多);

  4、可以组合为燃料电池发电站,排放废弃物少,噪音低,绿色发电站。

  氢氧燃料电池的优点

  1、清洁环保,产物是水。

  2、容易持续通氢气和氧气,产生持续电流。

  3、能量转换率较高,超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。

  4、可以组合为燃料电池发电站,排放废弃物少,噪音低,绿色发电站。

  氢氧燃料电池的缺点

  是输出电压较低,要持续不断供给反应物,排除生成物,附属设备较多,不容易应用于便携式电子产品。

  氢氧燃料电池的优缺点

  组成结构

  以氢气作燃料、氧气作氧化剂的一类燃料电池。氢氧从外部通过管道输入电池进行电化学反应并输出电能。氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。单体电池的工作电压一般为0.8~0.97伏,为了满足负载所需的工作电压,往往由几十个单体电池串联成电池组。

  为维持电池的正常运转,须持续供应氢和氧,及时排除反应产物(水)和废热。电池组由以下几部分组成:

  ①氢氧供给分系统:航天器携带的氢和氧采用超临界液态贮存,可缩小贮罐体积,解决失重条件下气、液态的分离问题,但要求贮罐绝热性能好、耐低温、耐高压(氧罐为6兆帕、氢罐为3~3.5兆帕)。

  ②排水分系统:主要有动态排水和静态排水两种方式。前者把带有水蒸气的氢气循环输送到冷却装置,使水蒸气冷凝成水进行分离;后者依靠多孔纤维编织材料(如灯芯)将冷凝后的水吸附出来,又称灯芯排水。电池组排出的水经净化后可供航天员饮用或作冷却剂。

  ③排热分系统:电池组通过冷却剂(如乙二醇水溶液)循环,将废热带到辐射器向外排放,以维持电池组正常工作的温度范围。

  ④自动控制分系统:包括电池组工作压力、温度、排水与排气、电压、安全和冷却液循环等的控制与调节。所测量的参数传送到航天员座舱的显示器或由遥测设备发回地面。当电池组出现故障时,自动切换到备份电池组供电。

  如何制作简易的氢氧燃料电池

  1、制作原理

  用多孔碳棒作燃料电池的正、负极,30%的氢氧化钾溶液作电解质溶液。负极吸附氢气,正极吸附氧气。氢氧燃料电池工作时,负极上的氢放出电子,发生氧化反应,正极上的氧得到电子,发生还原反应。

  负极 2H2 + 4OH-- 4e === 4H2O

  正极 O2 + 2H2O + 4e === 4OH-

  总反应 2H2 + O2 === 2H2O

  2、制作过程

  1)多孔碳棒的加工。将石墨碳棒放到酒精喷灯上加热除去其中的胶质,并淬火3~4次,即形成多孔碳棒,也就是多孔碳电极。

  2)把多孔碳电极、U形管、分液漏斗、橡皮塞按下图所示组装;再通过分液漏斗向U形管中注满氢氧化钾溶液,密闭。

  3)氢气、氧气的制备

  调节低压电源的电压到6伏,并把其正、负极分别与上图装置中的两个碳电极相连接;接通电源,电解氢氧化钾溶液制取氢气、氧气,且制得的氢气与氧气的体积比为2︰1。去掉电源,下图所示装置就成为一只氢氧燃料电池。

  氢氧燃料电池的优缺点

 

(本文来源:电子发烧友网)

(责任编辑:大林)

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