燃料电池和普通化学电源的区别
燃料电池 原理
燃料电池原理燃料电池原理是基于氧气和氢气的化学反应来产生电能，它是一种新型的能源装置，它可以将各种氢源转化化为电能。
燃料电池是一种直接将燃料和氧气化学反应产生电能的装置，与传统的化石能源相比，它具有高能效、低排放、静音和可持续发展等优势。
近年来，燃料电池逐渐成为了能源领域的研究热点。
燃料电池的工作原理基于氢气和氧气的化学反应，通常称为氢氧化电池反应。
该反应的电化学反应可以表述为：H2 + 1/2O2 → H2O在这个反应中，氢气通过氢氧化物质作为电解质，进入阳极，以电子分离为开头的化学反应。
氧气进入阴极，这样在阴极和阳极之间形成了电势差（差异），电路就闭合了，电子从阳极流向阴极，制造出电流，电池就产生了电能。
燃料电池不仅能够使用氢气作为燃料，也可以利用其他的可再生能源，例如：太阳能、生物质等等，同时也可以采用化石燃料，例如：天然气、甲烷、甲醇等等，这样就可以提高能源利用效率，同时减少不良废气的排放。
不同类型的燃料电池有不同的特点和应用，其中最常见的几种类型包括：碱性燃料电池、酸性燃料电池、聚合物电解质燃料电池、固体氟化物燃料电池和高温氧化物燃料电池。
在实际应用中，燃料电池主要分为三个部分：氢气供给系统、燃料电池本身和电池输出系统。
氢气供给系统包括氢气的存储、氢气的输送和氢气的氧化等工艺。
燃料电池本身主要由阳极、阴极和电解质构成。
电池输出系统则是将产生的电能转换为电能输出，例如将电能用于提供电动汽车或工业设备等。
燃料电池是一种先进的能源转换装置，它具有高效、清洁、低碳、环保、持续性等多种优势，是未来替代化石能源的重要途径之一。
目前，燃料电池已经被广泛应用于许多领域，例如：交通运输、航空航天、家庭应用、工业生产等等。
在交通运输领域，燃料电池有望成为汽车燃料电池的主要驱动方式，可以替代传统燃料汽车，减少温室气体排放和空气污染，改善环境质量。
值得注意的是，与其他电池不同，燃料电池的关键是氢气的储存和输送。
有关燃料电池
有关燃料电池基本知识了解1定义：燃料电池是一种不经过燃烧，将燃料化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。
它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能，且废物排放量很低。
其中燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，这是我们书写燃料电池总反应方程式的依据。
2、燃料电池的电极规定燃料电池的两极材料都是用多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性的惰性金属，两电极的材料相同。
因此，燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。
通入可燃物的一极为负极，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧气在该电极上发生还原反应。
3、燃料电池的类型碱性燃料电池（AFC）――采用氢氧化钾溶液作为电解液。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）――采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。
磷酸燃料电池（PAFC ）――采用200C高温下的磷酸作为其电解质。
熔融碳酸燃料电池（MCFC ）固态氧燃料电池（SOFC ）――采用固态电解质在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式就有不同的表示方法。
因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。
4、燃料电池的工作原理：以氢氧燃料电池为例，其工作原理是：氢气（可燃物）从负极处失去电子（燃料被氧化掉），这些电子从外电路流到正极；同时，余下的阳离子（氢离子）通过电解液被送到正极。
在正极，氧气获得电子发生反应。
5、燃料电池的优点：作为二十一世纪改善人类生活的绿色电源”一一然料电池，它具有以下优点：⑴燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不经过热能这一种中间形式，所以它的电效率比其它任何形式的发电技术的电效率都高。
⑵燃料电池的废物（如SO2、CO、NOx）排放量很低，大大减少了对环境的污染。
⑶燃料电池中无运动部件，工作时很安静且无机械磨损。
总之，燃料电池是一种新型无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备，其投入使用可有效的解决能源危机、污染问题，是继水力、火力、核能发电后的第四类发电一一化学能发电，被称为二十一世纪的“绿色电源” 。
8 燃料电池
5、固态氧化物燃料电池 （solid oxide fuel cell--SOFC）
高温电池：固态氧化物燃料电池工作温度比溶化的碳酸 盐燃料电池的温度还要高，其工作温度位于800-1000℃之间。 固态氧化物：ZrO2，CaO，Y2O5，CeO2，La2O3等，具有 良好的离子导电性，气体渗透性。 电极反应：
4、溶化的碳酸盐燃料电池 (molten carbonate fuel cell--MCFC)
与上述燃料电池差异较大： 电解质：熔融锂钾碳酸盐或锂钠碳酸盐； 高温电池：当温度加热到650℃时，这种盐就会溶化，产生碳 酸根离子，从阴极流向阳极，与氢结合生成水，二氧化碳和 电子。电子然后通过外部回路返回到阴极，在这过程中发电。 阳极反应： CO32 H2 H2O CO2 2e 阴极反应： 2CO2 O2 4e 2CO32 这种电池工作的高温能在内部重整诸如天然气和石油 的碳氢化合物，在燃料电池结构内生成氢。且白金催化剂可 用廉价的一类镍金属代替，其产生的多余热量还可被联合热 电厂利用。这种燃料电池的效率最高可达60%。 这种电池需要较长的时间方能达到工作温度，因此不能 用于交通运输。
1、质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell--PEMFC）
质子交换膜燃料电池的关键 材料与部件为：1)电催化剂；2) 电极（阴极与阳极）；3）质子 交换膜；4）双极板。 工作时，氢在阳极被转变 成氢离子的同时释放出电子， 电子通过外电路回到电池阴极， 与此同时，氢离子则通过电池 内部高分子膜电解质到达阴极。 在阴极，氧气转变为氧原子， 氧原子得到从阳极传过来的电 子变成氧离子，和氢离子结合 生成水。右图是质子交换膜燃 料电池工作原理示意图
1、不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率； 2、不管装置规模大小均能保持高发电效率； 3、具有很强的过负载能力； 4、可以适用的燃料广泛； 5、可以长时间连续工作；
化学电源和燃料电池介绍5
(+) Li1-xMO2+ xLi+ +xe-=LiMO2 电池反应:
Li1-xMO2+ LixCn = LiMO2+ Cn
式中：M=Co、Ni、Fe、W等,DE、DEC为碳酸烷基酯 类溶剂。
锂离子电池特点：
•能量密度高，是镍镉电池的2~3倍，镍氢电池 的1~2倍 •工作电压高，是镍镉、镍氢电池的3倍 •体积小，比镍氢电池小30% •质量轻，比镍氢电池轻50% •无记忆效应 •无环境污染 •寿命长
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
阳极 H2 → 2H+ + 2e-
阴极 1/2 O2 + 2H+ +2e- → H2O
H2 21O2 H2O
质子交换膜燃料电池的构造
MEA 阴极+阳极+膜
电解质 质子交换膜
双极板 单电池
聚合物电解质膜
电解质膜使用的材料－－Nafion（Dupont） Nafion 是 由 疏 水 材 料 聚 四 氟 乙 烯 链 （ 商 品 名
固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell--SOFC）
甲醇燃料电池（direct methanol fuel cell，DMFC, PEMFC的一种）
各类燃料电池原理
燃料电池的应用
燃料电池发展历史
燃料电池电站
便携式电源
交通工具
军用设备
燃料电池的特点
(1) 高效
燃料电池按电化学原理等温地直接将化学能 转化为电能。在理论上它的热电转化效率可达 85%-90%。但实际上，电池在工作时由于各种 极化的限制，目前各类电池实际的能量转化效率 均在40%-60%的范围内。若实现热电联供，燃 料的总利用率可高达80%以上。
燃料电池特点
燃料电池特点燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其具有许多独特的特点。
本文将探讨燃料电池的特点及其在能源领域的应用前景。
1. 高效性：燃料电池的能量转化效率较高，通常可达到40%~60%。
相比于传统的热能转化方式，燃料电池更加有效地将燃料中的化学能转化为电能，减少了能源的浪费。
2. 清洁能源：燃料电池是一种零排放的能源装置。
它的工作原理是通过氧化还原反应将燃料氧化为水，并产生电能。
因此，燃料电池不会产生任何有害的废气，对环境的污染极少。
3. 可再生性：燃料电池可使用各种不同的燃料，如氢气、甲醇、乙醇等。
其中，氢气是一种最理想的燃料，因为其燃烧产物只有水。
此外，燃料电池还可以利用生物质、废弃物和污水等可再生资源作为燃料，具有很大的可持续发展潜力。
4. 快速响应：燃料电池的启动和停止速度非常快，只需几分钟即可达到额定功率输出。
这使得燃料电池在需求响应较快的应用中具有优势，如电动车辆和备用电源等领域。
5. 噪音低：相比于传统的内燃机，燃料电池的工作噪音非常低。
这使得燃料电池在需要保持室内环境安静的场所得到广泛应用，比如办公室、医院和住宅区等。
6. 灵活性：燃料电池系统可以根据需求进行模块化设计。
通过增加或减少单元数量，可以实现系统容量的灵活调整。
这种灵活性使得燃料电池技术在小型便携设备和大型能源系统中都能得到应用。
总结起来，燃料电池具有高效性、清洁能源、可再生性、快速响应、噪音低和灵活性等独特的特点。
随着对环境友好能源需求的不断增加，燃料电池作为一种具有广阔应用前景的能源技术，将在未来得到更加广泛的推广和应用。
燃料电池的基本工作原理及主要用途
简述燃料电池的基本工作原理及主要用途1.燃料电池的工作原理燃料电池是一种按电化学原理，即原电池的工作原理，等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。
其单体电池是由电池的正极(即氧化剂发生还原反应的阴极)、负极(即还原剂或燃料发生氧化反应的阳极)和电解质构成，燃料电池与常规电池的不同之处在于，它的燃料和氧化剂不是贮存在电池内，而是贮存在电池外部的贮罐内，不受电池容量的限制，工作时燃料和氧化剂连续不断地输入电池内部，并同时排放出反应产物。
以磷酸型燃料电池为例，其反应式为：燃料极(阳极) H2→2H++2e-空气极(阴极) 1／2O2+2H++2e-→H2O综合反应式H2+1／2O2→H2O以上反应式表示：燃料电池工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气)，燃料(氢)在阳极被分解成带正电的氢离子(H+)和带负电的电子(e-)，氢离子(H+)在电解质中移动与空气极侧提供的O2发生反应，而电子(e-)通过外部的负荷电路返回到空气极侧参与反应，连续的反应促成了电子(e-)连续地流动，形成直流电，这就是燃料电池的发电过程，也是电解反应的逆过程。
2. 燃料电池的应用2.1能源发电燃料电池电站的每一套设备都包括了一整套采用天然气发电的电力系统。
分为以下几个分单元：①燃料电池组②燃气制备③空气压缩机④水再生利用⑤逆变器⑥测量与控制系统。
燃料电池组产生的直流电通过逆变器转换成电力系统所需的交流电。
各国工业界人士普遍对于燃料电池在发电站的应用前景看好。
2.2汽车动力目前，各国的汽车时用量均在不断增加，其排放的尾气已成为城市环境的主要污染源之一，特别是发展中国家，由于环境治理的力度不够，这一问题更加突出。
于是人们要求开发新型的清洁、高效的能源来解决这一问题。
质子交换膜燃料电池的出现，解决了燃料电池在汽车动力成本和技术方面存在的若干问题，使燃料电池电动车的开发和使用成为可能。
这种电池具有室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等特点，适合做汽车动力，是目前世界各国积极开发的运输用燃料电池。
化学电源相关知识点总结
化学电源相关知识点总结化学电源的基本原理是利用化学反应发生电子流动，从而产生电流。
其中最常见的化学电源是化学电池，它是一种将化学能转换为电能的装置。
常见的化学电池有干电池、碱性电池、锂离子电池等。
化学电源的工作原理是通过化学反应来产生电能。
在化学反应中，正极和负极会发生氧化还原反应，产生电子流动。
这些电子流动被引导到外部电路中，从而产生电流。
化学反应的速率和产生的电能取决于正极和负极的化学性质，以及电解质的导电性能。
化学电源的效率取决于多个因素，包括正极和负极的化学性质、电解质的导电性能、电池的设计参数等。
通过优化化学反应和电池设计，可以提高化学电源的能量密度和循环寿命。
化学电源的分类：1. 依据用途分类：（1）电动力源（2）电信号源（3）电热源（4）电光源（5）辅助电源2. 依据化学电源的构造不同方式分类：（1）蓄电池（又称化学电池）（2）燃料电池3. 依据原理或工作方式划分：（1）原电池、二次电池（2）原电池：也称干电池，使用后不能复原；（3）二次电池：使用后可通过外界电源复原；（4）生物电池：利用生物体内基液化学能转移到电能；（5）太阳能电池：利用光能转换为电能；（6）燃料电池：利用化合物的燃烧产生电能；化学电源的组成：1. 正极（正极材料、正极集流体和正极的连接线）2. 负极（负极材料、负极集流体和负极的连接线）3. 电解质（导电道、填液和隔膜）4. 包装（密封部件和外壳）化学电源的工作原理：化学电源是一种化学能转换为电能的装置。
它是通过化学反应来产生电能，并通过外部电路将这种能量输出。
化学电源的工作原理主要是利用正极和负极之间的氧化还原反应，从而产生电子流动。
这种电子流动被引导到外部电路中，从而产生电流。
化学电源的工作过程：1. 正极发生氧化反应，释放出电子，形成氧化物离子；2. 电子沿着外部电路流动到负极；3. 负极发生还原反应，接受电子，形成还原物质；4. 正极和负极之间的离子通过电解质进行传递，完成氧化还原反应；5. 通过外部电路流动的电子和离子重新结合，形成原料，化学反应再次开始。
燃料电池概述
与热机的区别：
热机通过燃烧将燃料的化学能转变成热能，再将热能转 化成机械能，最后再通过发电机将机械能转换为电能， 热机效率受卡诺循环限制，能量转换效率低； 燃料电池不受卡诺循环限制，理论上可在接近100%的 能量转换效率下运行。
简单的氢氧燃料电池示意图 （电解质：H2SO4溶液）
燃料电池的工作过程 ① 反应物输送 ② 电极反应（与③ 同时进行） ③ 离子传导（电解质）和电子传导（外电路） ④ 产物移除
7. 燃料电池性能
(1) 几个重要的物理量
能量（Energy）：做功能力，国际单位为焦耳（J），常用单位有卡路里（cal）、瓦时（Wh）、 千瓦时（kWh）
1 cal = 4.18400 J 1 kWh = 1×103 Wh = 3.6×106 J
(2) i-V曲线和功率密度曲线
i-V曲线
i-V曲线区域即主要损失原因 活化区：活化损失，由电极活化引起 欧姆区：欧姆损失，由离子和电子传导引起 传质区：浓度损失，由传质引起
V = Ethermo − ηact − ηohmic − ηconc
功率密度曲线（由i-V曲线获得，P = iV）
燃料电池的功率密度随着电流密度的增加而 增加，达到最大值，然后以随电流密度的增 大而下降。
4. 燃料电池的种类
缺点： ◆ 成本高昂； ◆ 体积能量密度低：燃料电池常用氢气作燃
料，体积能量密度低； ◆ 可用燃料及来源限制：氢气制取不易、汽
油等能量密度高的燃料很难直接利用，需 要重组，性能差且需要额外设备； ◆ 温度兼容性、环境毒物易感性、启动-停止 循环下的耐久性……
以电解质种类为分类依据
功率（Power）：产生或消耗能量的速率，单位为瓦特（W）
燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理
燃料电池：
1. 什么是燃料电池：
燃料电池是一种可以用于产生电能的新型装置，是一种可以直接将化
学能转变成电能的装置，通常由一个氢源、一个氧源以及一个电极
（正极和负极）组成。
2. 燃料电池的工作原理：
燃料电池的工作原理很简单，就是当氢气和氧气进入电池，并以适当
的比例混合到一起时，一种叫做“水化解析”反应就会发生，将氢和氧
拆解成质子和氧质子。
质子通过电催化膜进入正极，而氧质子通过此
膜进入负极，这时电子就会运动，从正极流入负极，也就是电流流动，通过导线连接负正极，就可以获得电能。
3. 燃料电池的特性：
1）节能效果好：燃料电池储存的能量比常规的电池要小，而且释放热
量也比较少；
2）运行成本低：燃料电池以氢或汽油为能量源，氢可以通过水裂解法产生，而汽油更容易获得，运行成本极低；
3）安全性高：燃料电池是一种安全性较高的电池，无毒无害的，可以
在室内工作。
4. 燃料电池的应用：
1）汽车发动机：燃料电池汽车可以由氢气作为能量源，发动机就通过氢气和氧气之间的反应来产生电能，从而来驱动汽车；
2）无线通讯：由于燃料电池具有极长的使用寿命，维护成本低，安全性高，在无线移动通讯系统中有着重要的应用价值；
3）太阳能电力系统：因为燃料电池可以处理夜间的电能，成为大型太阳能电力系统的重要组成部分；
4）生物医学：燃料电池也会被用于生物医学，如颗粒检测，心脏检测等等。
它们会更有效地测试人体的生理反应，可以使临床检验的效率有所提高，提高人们的生活质量。
燃料电池的原理及发展
燃料电池原理与发展燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴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。
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免过程中转换损失，达到市制发电效率。
近20多年来，燃料电池经历了碱式、磷酸、熔融碳酸盐和固体电解质等几种类型的发展阶段。
美、日等国已相继建立了一些碳酸燃料电池电厂、熔融碳酸盐燃料电池电厂和质子交换膜燃料电池电厂。
燃料电池的结构与普通电池基本相同，有阳极和阴极，通过电解质将这两个电极分开。
与普通电池的区别是，燃料电池是开式系统。
它要求连续供应化学反应物，以保证连续供电。
其工作原理：燃料电池由阳极、阴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，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。
介绍一下熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）一、MCFC概述 1.1 燃料电池简述燃料电池(FC)是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图1-1所示。
它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料(如氢)的氧化过程，阴极催化氧化剂(如氧)的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。
在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。
但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。
同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。
当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。
燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。
燃料电池的工作原理及特点
燃料电池的工作原理及特点
燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，它利用氢气和氧气在催
化剂的作用下发生反应，产生电子和离子，并将其转化为电能。
燃料
电池具有高效、清洁、可再生等特点，被广泛应用于汽车、船舶、飞
机等领域。
燃料电池的工作原理如下：首先，在阳极（负极）上，氢气分子被催
化剂分解成质子和电子。
质子穿过质子交换膜进入阴极（正极），而
电子则沿着外部电路流动，产生电流。
在阴极上，氧分子与质子和电
子结合形成水分子，并释放出热量。
整个过程中，催化剂起到了促进
反应速率的作用。
燃料电池与传统的燃烧发动机相比具有以下特点：
1. 高效：燃料电池的效率可达70%以上，而传统发动机只有30%左右。
2. 清洁：燃料电池只排放水蒸气和少量废弃物质，不会产生有害物质。
3. 可再生：氢气可以通过水电解或天然气重整等方式制备，具有可再
生性。
4. 低噪音：燃料电池工作时几乎没有噪音，适用于需要低噪音环境的场合。
5. 多种类型：燃料电池可以根据不同的电解质、催化剂和反应方式分为多种类型，如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
总之，燃料电池是一种高效、清洁、可再生的能源转换技术，具有广泛的应用前景。
燃料电池工作原理及发展前景
燃料电池工作原理及开展前景燃料电池工作原理及开展前景听到氢气，甲烷，一氧化碳你能想到什么？你会觉得燃烧它们可以烹饪出美味的佳肴？你会觉得在这寒冷的冬天燃烧它们会带给我们温暖？甚至你会觉得假设是在蒸汽时代燃烧它们可以驱动笨重的蒸汽机车和轮船前往自己的目的地？你out了！在科技高速兴旺的今天，有一种高效又清洁的利用它们的方式——燃料电池。
首先我们对燃料电池进展一下根本的介绍：燃料电池是一种等温进展，直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效，无污染的转换成电能的发电装置。
通过根本的介绍可知，燃料电池输出的是电能，在现实生活中电能是一种清洁的能源，利用电能的过程中没有任何污染产生，因此燃料电池输出的能源是清洁的。
但是，燃料电池的发电过程是等温过程，可能会造成散热上的麻烦，这也是燃料电池的一个缺点。
燃料电池的发电原理和化学电源一样，由电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料（如氢气，甲烷，一氧化碳等）的氧化过程，阴极催化氧化剂（如氧等）的复原过程；导电离子在将阴，阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路做功并构成电的回路。
由原理可以分析出，燃料电池的根本组成构造有：阴极，阳极，电解质三个根本单元。
燃料电池与常规化学电源不同，而更类似于汽油，柴油发电机。
它的燃料和氧化剂不是储存在电池中，而是储存在电池外的储罐中。
当电池发电时，要连续不断的向电池内输送燃料和氧化剂，排出反响物，同时也要排出一定的废热，以维持电池工作温度恒定。
燃料电池本身只决定输出功率的大小，其储存能量的大小那么由储存在储罐中的燃料和氧化剂的多少而决定。
下面我们以氢燃料电池为例详细分析一下燃料电池的工作原理：氢氧燃料电池原理简图反响方程式：H212O2H2O；燃料氢气在阳极在催化剂的作用下发生氧化反响，生成阳离子（氢离子）释放到电解质中并生成自由电子在电路中产生电能；氧化剂氧气在阴极在催化剂的作用下发生化原反响，生成阴离子（假设是在酸性条件下那么生成H2O，假设是在碱性条件下那么生成OH）释放到电解质中并承受由阳极产生的自由电子从而完成电能的输送；由阴，阳极反响产生的阴，阳离子通过质子导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的1专业：化学工程班级：化工1002 姓名：刘易杭学号：xx44226 另一个电极上，生成反响产物并随未发生反响的反响物一起排到电池外；由阳极发生氧化反响产生的自由电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反响到达物质平衡和电荷平衡，这样外部用电器就获得了燃料电池所产生的电能。
燃料电池与化学电池的比较与应用
燃料电池与化学电池的比较与应用燃料电池与化学电池是两种不同类型的电池，它们在结构、原理和应用等方面存在着显著差异。
本文将对这两种电池进行比较，并探讨它们在不同领域中的应用。
一、燃料电池的原理及结构燃料电池利用可燃燃料和氧气进行化学反应，将化学能转化为电能。
燃料电池主要由电解质膜、阳极和阴极等组成。
当燃料通过阳极进入电解质膜时，与氧气在阴极处发生电化学反应，释放出电子和离子，并形成水和废气等产物。
二、化学电池的原理及结构化学电池是利用化学物质的反应过程来产生电能的装置。
化学电池由正负极、电解质溶液和连接导线等部分组成。
正极的化学物质被还原，而负极的化学物质被氧化，在正负极之间形成电势差，从而产生电流。
三、燃料电池与化学电池的比较1. 效率燃料电池的效率较高，可以达到40%至60%，而化学电池的效率一般较低，通常在10%至30%之间。
这是由于燃料电池直接将化学能转化为电能，而化学电池的电能转化过程中存在能量损耗。
2. 可持续性燃料电池利用可燃燃料进行反应，如氢气、甲醇等，而这些燃料可以通过再生能源或化工过程中的废物回收得到，具有较好的可持续性。
而化学电池需要定期更换电解质溶液，其可持续性较差。
3. 安全性燃料电池由于使用可燃气体，存在爆炸和泄漏的风险，特别是在储存和运输过程中。
而化学电池在正常运行时较为安全，没有可燃性气体的使用。
4. 响应速度燃料电池由于需要氧气参与反应，其响应速度较慢，对温度和湿度等条件要求较高。
而化学电池的反应速度较快，不受氧气限制。
四、燃料电池与化学电池的应用1. 燃料电池的应用燃料电池被广泛应用于交通工具，如电动汽车和燃料电池车辆。
相比传统的燃油车辆，燃料电池车辆具有零排放、噪音低等优点。
此外，燃料电池还可以用于家庭能源供应，提供热水和取暖等功能。
2. 化学电池的应用化学电池是常见的电源设备，广泛应用于生活和工业中。
例如，我们使用的纽扣电池、干电池等都是化学电池的一种。
此外，化学电池还被用于移动设备、数码产品和医疗设备等领域。
燃料电池原理
光催化提高燃料电池的性能
C F E /P t R u m e th a n o l H 2 O C F E ( 6 e )/P t R u C O 2 6 H C F E /T iO 2 m e th a n o l H 2 O h v C F E /T iO 2 ( 6 e ) C O 2 6 H
应用形式的对比
燃料电池：
光催化：
应用领域的对比
燃料电池：
大型电站发电； 便携移动电源； 应急电源； 家庭电源； 汽车，军舰…
光催化：
降解环境污染物； 化学合成； 太阳能光电池； 太阳能光解水、生 物质制氢…
面临问题的对比
直接甲醇燃料电池： 光催化分解水：
成本高； 电池的性能及寿命； 系统集成；
催化剂的活性、稳 定性低；
催化剂对可见光的 响应差；
量子效率低；
解决方法的对比
直接甲醇燃料电池：
光催化分解水：
降低贵金属的用量或采 用非贵金属催化剂体系；
阳极、阴极甲醇氧化还 原机理研究；
低甲醇透过率质子交换 膜的研制；
设计适宜的电池结构。
寻找高效、稳定的光 催化剂；
阳离子、阴离子掺杂 等提高可见光响应；
绿色植物的光合作用
CO2+H2O O2
光合作用：在多种酶的催化下，绿色植物吸收太阳的 光能，把CO2和H2O合成有机物，同时释放氧气的过程。
光催化能量转化的途径
Nathan S. Lewis, Nature, 2019, 414, 589
人类光催化第一次成功探索
T2 i O 2 h v2 e2 h
阳
阴
极
极
电 解 质
燃料电池
化学电源的基本组成及各部作用
化学电源的基本组成及各部作用1.电极（包括正极和负极）是电池的核心部件，它是由活性物质和导电骨架组成的。
活性物质决定了电池的基本特性，导电骨架的作用是能把活性物质与外线路接通并使电流分布均匀，另外还起到支撑活性物质的作用。
2.电解质，保证正负极间的离子导电作用。
3.隔离物，又称隔膜，隔板，置于电池两级之间，主要作用是防止正极与负极接触而导致短路。
4.外壳，是电池容器燃料电池与常规电池的异同点1.相似性：燃料电池和常规电池都是电化学装置；都通过电化学反应将反应物质的化学能直接转化为电能；电池结构类似，都由阴阳极和电解质的基本结构组成。
2.常规电池本质上是一种能量存储装置，所能获得的最大能量取决于电池本身所含的活性物质数量，当反应物质被全部消耗时，电池就不再产生电能；工作过程中电池的活性物质不断消耗变化，因此电极不稳定，无论单次放电寿命或循环寿命都有限。
燃料电池本质上是一种能量转换装置，只要外部不断供给燃料和氧化剂并将反应物移除，燃料电池就可以不断产生电能，所以其电极稳定，原则上寿命是无限的，事实上，由于电池部件的老化和失效，燃料电池的使用寿命也有一定限制，但仍比常规电池长。
影响蓄电池循环寿命的因素1.活性表面积在充放电过程中不断减少，使工作电流密度上升，极化增大；2.电极上活性物质脱落或转移；3.在电池工作过程中，某些电极材料发生腐蚀；4.在循环过程中电极上产生支晶，造成电池内部短路；5.隔离物的损坏；6.活性物质晶形在充放电过程中发生改变，因而使活性降低锂电池电解液对有机溶剂的要求1.有机溶剂对锂电极应是惰性的，在电池放电时不与正负极发生电化学反应；2.有机溶剂应具有较高的介电常数和较小的黏度；3.要求有机溶剂的沸点要高，例如在150以上，而熔点要低，例如在--40以下，这样可以使锂电池有较宽的工作温度范围储氢合金应满足的条件1.有效析氢量大，较宽温度范围内，电化学容量稳定；2.平台压力合适；3.抗阳极氧化；4.在碱性电解质溶液中，合金化学性能稳定；5.充放电过程中，电极不变形，不脱落。
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燃料电池和普通化学电源的联系
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都是通过氧化还原反应供应电能的电化学装置
组成类似，由正负极电极和电解质组成
中性锌锰电池和碱性锌锰电池性能差别的 原因
活性材料 中性 正极活性物质是天然二 氧化锰，负极是片状锌 正极完全采用电解二氧 化锰，负极是粉状锌 电解液 是NH4Cl + ZnCl2 溶液 KOH水溶液 电池结炭”式反极结构， 与锰环接触的钢壳壳体为 正极，插入锌膏中的集流 体为负极
碱性
碱性锌锰电池放电性能与普通锌锰电池相 比有下列特点
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内阻小，能在重负荷下连续工作的同时维持较高的稳定电压；
MnO2利用率高，同体积相比较，其电荷量比纸板电池大一倍左右； 储存期内自放电率小，一般储存3年仍能保持原有电荷量的85%,寿命较长；
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低温性能好，在-20℃能输出常温电荷量的25%,轻负荷下还能在更低的温 度下工作；
燃料电池和普通化学电源的区别
工作原理 燃料电池 普通化学电源 能量转换装置 能量储存装置 反应物 外部 内部 寿命 无限制 反应物数量限制 电极 稳定 消耗
燃料电池本身电极不包含活性物质，只是一个催化转化 原件。工作时，燃料和氧化剂连续由外界供应，在电极 上不断反应，生成物不断被排除，由此提供电能。一般 电池的活性物质贮存在电池内部，随着电池工作活性物 质会损耗，是一个能量储存装置，电池寿命受到活性物 质数量的限制。