氢氧燃料电池
氢氧燃料电池
一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH—=== 2H2O，所以：负极的电极反应式为：H2 –2e—+ 2OH—=== 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e—=== 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH—即:2O2- + 2H2O === 4OH—,因此，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e—=== 4OH—。
2．电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)负极的电极反应式为：H2 +2e—=== 2H+正极是O2得到电子,即：O2 + 4e—=== 2O2—，O2—在酸性条件下不能单独存在,只能结合H+生成H2O即：O2—+ 2 H+ === H2O，因此正极的电极反应式为:O2 + 4H+ + 4e—=== 2H2O(O2 + 4e—=== 2O2- ，2O2- + 4 H+ === 2H2O）3。
电解质是NaCl溶液(中性电解质)负极的电极反应式为：H2 +2e—=== 2H+正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e—=== 4OH—说明：1。
碱性溶液反应物、生成物中均无H+2。
酸性溶液反应物、生成物中均无OH—3。
中性溶液反应物中无H+ 和OH—4。
水溶液中不能出现O2—二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式:2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为:3O2+12e- + 6H20===12OH-负极的电极反应式为：CH4O —6e—+8OH- === CO32—+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为:3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e—+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH,生成的CO2还要与KOH反应生成K 2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。
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。
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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）。
氢氧燃料电池四种介质环境下的正负极电极反应式。
氢氧燃料电池四种介质环境下的正负极电极反应式氢氧燃料电池（HFC）是由可燃烃放电的介质组成的可再生能源转换装置。
典型的氢氧燃料电池由正极，负极，复合介质，加氧剂和混合剂组成。
在运行条件下，正负极电极两侧反应物通过复合介质混合，伴随着电子和氢离子的流动，实现放电反应。
根据电池结构和使用介质的不同，氢氧燃料电池可分为四种类型，分别为有机介质电池，固体氧化物电池，固体水化物电池和固体氢化物电池。
1、有机介质电池：有机介质电池的复合介质是以甲醛和甲醇为原料，经过化学合成后形成的可溶解有机离子溶液，属于有臭氧级别的毒气排出介质。
有机介质电池的正负极反应式为：正极反应：H2 (g) + 2OH- (l) → 2H2O (l) + 2e-负极反应：O2 (g) + 2H+ (l) + 2e- → H2 (g)2、固体氧化物电池：固体氧化物电池的复合介质是氧化物粉末和少量乙醇，乙醛和甘油混合成的溶液，属于无毒介质，不能毒化大气。
固体氧化物电池的正负极反应式为：正极反应：2H2 (g) + 4OH- (l) → 4H2O (l) + 4e-负极反应：O2 (g) + 4H+ (l) + 4e- →2H2 (g)3、固体水化物电池：固体水化物电池的复合介质是氯化铵，氯化钠，氯化镁等固体水化物，乙醇，乙醛和甘油混合成的溶液，属于无毒介质，不能毒化大气。
固体水化物电池的正负极反应式为：正极反应：2H2 (g) + 2OH- (l) → 2H2O (l) + 2e-负极反应：O2 (g) + 2H+ (l) + 2e- →2H2 (g)4、固体氢化物电池：固体氢化物电池的复合介质是复合氢化物粉末和乙醇，乙醛和甘油混合成的溶液，属于无毒介质，不能毒化大气。
固体氢化物电池的正负极反应式为：正极反应：2H2 (g) + 2OH- (l) → 2H2O (l) + 2e-负极反应：O2 (g) + 2H+ (l) + 2e- →2H2 (g)以上就是氢氧燃料电池四种介质环境下的正负极电极反应式，其中四种介质类型分别为有机介质电池，固体氧化物电池，固体水化物电池和固体氢化物电池。
(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。
化学论文——氢氧燃料电池及其在汽车领域的应用
琳琅满目的化学电源——氢氧燃料电池hydrogen oxygen fuel cell氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的，将氢氧反应的化学能转化为电能的燃料电池，它可以在较低的工作温度下把氢氧反应在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。
氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最佳燃料。
同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。
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。
一、工作原理氢氧燃料电池工作时，向阳极和阴极分别输入氢气和氧气（或空气），氢气和氧气在电极与电解质间的界面上发生电极反应，同时向外电路输出电流。
二、电极反应若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为：2H2-4eˉ=4H+（阳离子）正极为：O2+4eˉ+4H+=2H2O三、优缺点1、优点（1）发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。
氢氧燃料电池的能量转换效率可高达60～80%，为内燃机的2～3倍；此外，火力发电必须达到一定规模后才具有较高的发电效率，而燃料电池的发电效率却与规模无关。
（2）发电环境友好发电时不会排放尘埃，二氧化硫，氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。
并且氢氧电池按电化学原理工作，运动部件很少。
因此工作时安静，噪音很低。
（3）动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。
（4）自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合（如空间站和航天飞机）的电源。
（5）积木化氢氧燃料电池电站采用模块结构，由工厂生产各种模块，在电站的现场集成，安装，施工简单，可靠性高，并且模块容易更换，维修方便。
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。
氢氧燃料电池特点
氢氧燃料电池特点《氢氧燃料电池，未来动力的小明星》嘿，朋友们！今天咱来聊聊这个氢氧燃料电池，那可真是个有意思的东西！这氢氧燃料电池啊，就像是一个超级厉害的能量魔法师。
它最大的特点就是清洁！你想想，它工作的时候就只产生水，没有那些让人头疼的废气啥的，简直就是环保界的明星选手啊！这就好比一个人吃进去的是草，挤出来的是奶，还不污染环境，多牛啊！要是满大街跑的车都用上这个，那咱的天空不得瓦蓝瓦蓝的，空气清新得能让人醉氧。
而且它还特别高效。
这能量转化效率，那可不是盖的！就像是一个短跑健将，瞬间就能把能量传递出去，让车子“嗖”地一下就跑起来了。
这速度，这效率，让人忍不住想给它点个赞！还有啊，氢氧燃料电池安静得很呢！比起那些轰隆隆响的发动机，它就像个安静的美男子，默默地工作着，没啥噪音。
你想想，要是坐在车里，没有那种嘈杂的声音打扰你，得多舒服啊！不过呢，这氢氧燃料电池也不是十全十美的啦。
就说氢气的储存吧，这可真是个让人头疼的问题。
氢气这家伙可不好伺候，又要安全，又要方便，还得成本低，这可不是一下子就能解决好的。
就好像要养一只很娇气的宠物，得小心翼翼地照顾着。
另外呢，虽然氢氧燃料电池很有潜力，但是现在的技术啊还得再打磨打磨。
就像是一个很有天赋的小孩子，还需要时间和经验来成长。
但是咱可不能因为这些小缺点就忽略了它的大优点啊！毕竟，未来的世界充满了可能。
说不定哪天，咱们就能攻克那些难题，让氢氧燃料电池真正地大放异彩呢！想象一下，以后出门坐的车都是靠氢氧燃料电池驱动的，那该多酷！既能享受快速的出行，又能为保护环境出一份力。
这感觉，就像是走在了时代的前沿，引领着潮流呢！所以啊，我对这个氢氧燃料电池可是充满了期待。
我相信，它就是未来动力的小明星，总有一天会在属于它的舞台上，闪闪发光！让我们一起期待那一天的到来吧！。
氢氧燃料电池的正负极材料
氢氧燃料电池的正负极材料氢氧燃料电池的正负极材料，这个话题一听就让人觉得挺酷，是吧？想象一下，氢气和氧气的组合就能发电，这简直是科技的魔法！我们先来聊聊正极材料，这可不是简单的“拿个电池就行”那么简单。
正极，通常是氧化物，比如铂、镍，听起来是不是像超人的武器？其实这玩意儿是要在反应中吸引氢气释放出的电子，真是个不折不扣的“电流吸引器”。
铂的耐腐蚀性可好了，就像是那种永远不会过期的食品，能让你一直用下去，价格也是高得吓人，买一块铂，感觉要破产了。
说到负极材料，那就要提到氢气了。
这时候，我们的氢气小伙伴可是个明星，氢气可不能被小看了，虽然它看起来轻飘飘的，实际上却能给我们带来强大的能量！负极材料一般用的是一些合金或碳材料，像是氢化物、活性炭，这些家伙们就像是负极的守护神，负责把氢气存储好，再把它们释放出来。
想象一下，氢气在这里就像是被囚禁的小鸟，随时准备飞向天空，带来无尽的能量，简直太赞了！这两个极材料的搭配就像是最佳CP，缺一不可。
就像牛奶和咖啡，分开没啥意思，混在一起才有那种醇厚的香气。
正极的氧化物负责吸引电子，负极的氢气则源源不断地供给，两个在一起，哇哦，电流就这样诞生了！而且这整个过程产生的废物基本上就是水，环保得让人想给它点赞！试想一下，喝水的时候顺便能想到这水是怎么来的，真是牛逼！说到这里，有些人可能会问了，哎，为什么用氢氧燃料电池呢？这不是在讲究效率和环保吗？哎呦，没错！这玩意儿相较于传统的燃油车，简直就是绿色先锋。
想想那些冒烟的汽车，简直像个行走的污染源，而氢氧燃料电池却能让我们享受无污染的驾驶体验，开车的时候只需喝水，爽得不行。
不过，话说回来，氢氧燃料电池也不是没有问题。
技术上还需攻克的难关不少，特别是在成本和氢气的储存和运输上。
说到储存，这氢气就像是个调皮的小孩子，存放不当可就炸了，安全问题可不能马虎。
就像那句老话，安全第一，生产效率第二，这在氢氧燃料电池的世界里可不是随便说说的。
氢氧燃料电池固体氧化物电极反应式
氢氧燃料电池是一种利用氢气与氧气发生氧化还原反应来产生电能的装置。
它具有高效、低污染、无噪音等优点，是一种非常有前景的清洁能源技术。
在氢氧燃料电池中，固体氧化物电极起着至关重要的作用。
固体氧化物电极通过电化学反应将化学能转化为电能，经过多种反应步骤才能完成这一过程。
下面将详细介绍固体氧化物电极中的反应式。
1. 氢气氧化反应固体氧化物燃料电池中，氢气氧化反应是产生电能的关键步骤。
氢气在阳极处发生氧化反应，生成氧化氢离子和电子：H2 → 2H+ + 2e-2. 氧气还原反应在固体氧化物燃料电池中，氧气在阴极处发生还原反应，与氢气氧化反应相对应，生成氧化氢离子和电子：1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O3. 电子传导在固体氧化物电极中，电子通过电极材料进行传导。
电子的传导能力直接影响固体氧化物电池的性能和效率。
4. 离子传导固体氧化物电极中还伴随着氧化氢离子的传导。
固体氧化物电极材料的离子传导能力也对电池性能有着重要影响。
5. 综合反应综合来看，固体氧化物电极中的反应式可以总结为：H2 + 1/2O2 → H2O固体氧化物电极在氢氧燃料电池中具有非常重要的地位，通过电子传导和离子传导，实现氢气氧化和氧气还原反应，最终将化学能转化为电能。
对固体氧化物电极中的反应式有深入的了解，有助于我们更好地理解氢氧燃料电池的工作原理，并为其性能的提升提供理论指导。
随着技术的不断进步，相信氢氧燃料电池将会在清洁能源领域发挥越来越重要的作用。
固体氧化物电极在氢氧燃料电池中发挥着至关重要的作用，它是电池中的核心组成部分。
固体氧化物电极是通过一系列复杂的化学反应催化氢气和氧气的氧化还原反应，从而产生电能。
在这一过程中电子和氢离子在电极与电解质中传播，形成闭合电路，从而达到能量转化的目的。
随着对清洁能源的需求愈发迫切，对于固体氧化物电极反应式的深入理解变得越来越重要。
固体氧化物电极中的反应式是以氢氧燃料电池结构为基础，其主要包括氢氧燃料电池的阳极和阴极反应。
氢氧燃料电池名词解释
氢氧燃料电池名词解释
氢氧燃料电池，也称为燃料电池，是一种通过氢气和氧气的电化学反应来产生电能的装置。
它利用氢气作为燃料和氧气作为氧化剂，在质子交换膜(PEM)或碱性电解质膜(AEM)等电解质中进行反应。
在电解质中，氢气被分解成质子和电子，质子通过电解质膜传导，而电子则通过外部电路供应给负载器件。
在负载器件中，质子和氧气结合生成水。
燃料电池可以连续地提供电能，只需要补充燃料和氧气，而不需要充电。
它被广泛应用于汽车、船舶、航空航天和家庭能源等领域。
氢氧电池的工作原理
氢氧电池的工作原理解析氢氧电池（也称为燃料电池）是一种以氢气和氧气作为燃料，在电化学反应中产生电能的装置。
它的工作原理基于两个关键反应：氢气的氧化反应和氧气的还原反应。
基本构成氢氧电池由以下主要组成部分构成：1.阳极（负极）：在这个部分，氢气（H2）被氧化成氢离子（H+）。
2.阴极（正极）：在这个部分，氧气（O2）与氢离子（H+）在电解质中反应生成水（H2O）。
这个反应被称为还原反应。
3.电解质：这是一个带正负离子的介质，它通过离子传导让氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）在阳极和阴极之间传输。
常用的电解质是氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）溶液。
4.催化剂：在氢氧电池中，常用的催化剂有铂（Pt）或其合金。
催化剂在电化学反应中降低了反应的活化能，促进了反应的进行。
5.外部电路：将阴极和阳极通过外部电路连接起来，使电子能够在两个极之间流动。
工作原理氢氧电池的工作原理可以分为以下几个步骤：1.氢气的氧化反应：在阳极，氢气（H2）进入燃料电池，并与催化剂（如铂）接触。
在催化剂的作用下，氢气分解成氢离子（H+）和电子（e-）。
这个反应可以表示为：H2 → 2H+ + 2e-2.氧气的还原反应：在阴极，氧气（O2）进入燃料电池，并与氢离子（H+）和电子（e-）在催化剂的作用下反应生成水（H2O）。
这个反应可以表示为：O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O上述两个反应可以合并为：H2 + 1/2O2 → H2O这个反应产生了水和电子。
3.电子的流动：在氢氧电池的工作过程中，产生的电子会在外部电路中流动，从阳极流向阴极。
在外部电路中，电子可以用来做功，如驱动电动机、给手机充电等。
注意：电子在外部电路中的流动是因为氧化反应和还原反应需要保持电中性。
在阴极处产生的水需要对应的电子来中和，这就需要从阳极流出的电子在外部电路中传递给阴极。
4.离子的传输：同时，氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）通过电解质在阳极和阴极之间传输，以保持电中性。
氢氧燃料电池电极反应
氢氧燃料电池电极反应
嘿，你问氢氧燃料电池电极反应呀，那咱就来好好说说。
氢氧燃料电池呢，那可是个挺神奇的东西。
在这个电池里，氢气和氧气在一起发生反应，产生电能。
那电极反应是咋回事呢？咱先说说正极。
正极呢，氧气在这儿发生反应。
氧气得到电子，和水结合，变成氢氧根离子。
就好像氧气这个“小调皮”找到了电子这个“小伙伴”，然后一起拉着水玩，变成了氢氧根离子。
这个过程就像是一场小小的化学反应派对，氧气和电子、水一起快乐地玩耍，产生了有用的东西。
再说说负极。
氢气在负极这边可就不一样啦。
氢气失去电子，变成氢离子。
氢气就像个大方的“小朋友”，把自己的电子送出去，自己变成了氢离子。
这些氢离子呢，就会在电池里到处跑，找地方去玩。
这两个电极反应合起来，就形成了氢氧燃料电池的工作原理。
氢气在负极失去电子，电子通过外部电路跑到正极，氧气在正极得到电子，和水一起变成氢氧根离子。
然后氢离子和氢氧根离子又可能会在一定条件下结合，变成水。
整个过程就像一个循环，不断地产生电能。
我给你讲个事儿吧。
有一次我去参观一个科技馆，看到了一个氢氧燃料电池的模型。
讲解员给我们演示了这个电池是怎么工作的。
看着氢气和氧气在电池里发生反应，产生电能，让一个小灯亮起来，我觉得可神奇了。
讲解员还说，氢氧燃料电池是一种很有前途的能源技术，以后可能会在很多地方得到应用呢。
所以啊，了解氢氧燃料电池的电极反应，是不是觉得这个小小的电池里藏着大大的能量呢，你是不是也对它更感兴趣啦。
氢氧燃料电池总反应方程式
氢氧燃料电池总反应方程式氢氧燃料电池是一种将氢气和氧气反应产生电能的装置，是一种清洁、高效、可再生的能源。
其总反应方程式为：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 572kJ该方程式描述了在氢氧燃料电池中，两个氢分子和一个氧分子发生化学反应，生成两个水分子和释放出能量。
下面将对该反应方程式进行详细解析。
分子式在该反应方程式中，H2表示两个氢原子组成的分子，O2表示两个氧原子组成的分子，H2O表示一个水分子。
其中，H2和O2都是无色、无味、无毒的气体，在常温常压下稳定存在。
而H2O是一种常见的液态物质，在大多数自然环境中都可以存在。
化学反应在该反应中，两个H2和一个O2发生化学反应后生成了两个H2O，并释放出572kJ的能量。
这里需要注意的是，在化学反应过程中，原始物质被转化为新物质，并且释放出能量或吸收能量。
化学平衡该反应属于可逆反应，并且处于化学平衡状态。
在反应达到平衡之后，反应物和生成物的浓度不再发生变化。
此时，两个H2和一个O2的浓度与两个H2O的浓度之比为1:2。
能量转化在该反应中，572kJ的能量被释放出来。
这是因为，在氢氧燃料电池中，化学能被转化为电能。
具体来说，当氢气和氧气在电极上反应时，产生了一些电子。
这些电子会通过外部电路流动，并驱动负载工作，从而将化学能转化为电能。
环境友好相比于传统燃料（如煤、油、天然气等），使用氢氧燃料电池可以减少大量的温室气体排放。
因为在该反应中，唯一的产物是水分子，不会对环境造成任何污染。
结论总之，在氢氧燃料电池总反应方程式中，两个H2和一个O2发生了可逆反应，并生成了两个H2O和572kJ的能量。
这种清洁、高效、可再生的能源对保护环境、节约资源具有重要意义。
氢氧燃料电池
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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
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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。
氢氧电池电池符号
氢氧电池电池符号氢氧燃料电池的电池符号+-氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。
氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。
这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。
接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（氧气）。
氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。
氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。
用电的负载就接在外部电路中。
在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
这正是水的电解反应的逆过程。
氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置。
氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器氢气和氧气都可以由电池外提供。
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。
具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。
它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。
最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。
氢在负极分解成正离子H+和电子e-。
当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。
用电的负载就接在外部电路中。
在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
这正是水的电解反应的逆过程。
此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。
氢氧燃料电池反应原理及工作原理
氢氧燃料电池反应原理及工作原理氢氧燃料电池是以氧气作为氧化剂，以氢气作为燃料，然后通过燃料的各种化学反应，进而将产生的化学能转化为电能有一种电池。
氢氧燃料电池具有容量大、比能量高、转化效率高和功率范围广等多个优点。
氢氧燃料电池和一般电池有着很大区别，一般电池的活性物质是被存放在电池的内部的，所以储存的活性物质的量的多少决定电池的容量。
而燃料电池的活性物质是可以被源源不断地输入的。
今天小编就来给大家介绍一下氢氧燃料电池的一些知识。
氢氧燃料电池的分类氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。
1、离子膜氢氧燃料电池用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池，现代采用全氟磺酸膜。
电池放电时，在氧电极处生成水，通过灯芯将水吸出。
这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻，但离子交换膜内阻较大，放电电流密度小。
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（204～260C）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）。
3、石棉膜燃料电池也属碱性电池。
氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成，氧电极是多孔银极片，两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜，再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器，构成气室，封装成单体电池。
放电时在氢电极一边生成水，可以用循环氢的办法排出，亦可用静态排水法。
这种电池的起动时间仅15分钟，并可瞬时停机。
比磷酸铁锂电池要更环保。
氢氧燃料电池的优点1、材料价廉。
燃料电池的方程式及电极反应式
几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2+ O2 === 2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2+ 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2–2e- + 2OH- === 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2+ 2H2O + 4e- === 4OH-。
负极的电极反应式为：H2+2e- === 2H+正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2H+ === H2O，因此正极的电极反应式为：O2+ 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e-=== 2O2-，2O2- +4H+=== 2H2O)3．电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2+2e- === 2H+正极的电极反应式为：O2+ H2O + 4e- === 4OH-说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-3.中性溶液反应物中无H+和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O+ 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2+ 12e- + 6H2O===12OH-负极的电极反应式为：CH4O–6e- + 8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O+ 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+=== 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O–12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3+ 3H2O。
氢氧燃料电池电动势__解释说明以及概述
氢氧燃料电池电动势解释说明以及概述1. 引言1.1 概述氢氧燃料电池是一种利用氢气和氧气反应产生电能的设备。
它是一种环保、高效的能源转换技术，被广泛应用于汽车、航空航天和工业领域等。
1.2 文章结构本文将首先介绍氢氧燃料电池的基本原理，包括其工作机制和反应过程。
然后，将详细解释和计算氢氧燃料电池的电动势，以及影响电动势的因素。
接着，概述了氢氧燃料电池在能源领域的应用前景，并介绍了目前已有的技术及其特点。
最后，探讨了氢氧燃料电池发展趋势和未来可能面临的挑战。
1.3 目的本文旨在全面了解和解释氢氧燃料电池的电动势，并对其在能源领域中的应用前景进行概述。
通过深入分析影响电动势的因素以及当前技术水平，为进一步研究和发展提供指导，并探索未来可能的方向和挑战。
（注意：以上内容为普通文本格式，以供参考，请根据需要进行编辑和修改。
）2. 氢氧燃料电池电动势解释说明2.1 氢氧燃料电池基本原理氢氧燃料电池是一种通过将氢气和氧气反应产生水以及释放能量的设备。
该装置由阳极、阴极和电解质层组成。
在阳极上，氢分子（H2）被拆分成带有正电荷的质子（H+），并且由于这个过程而放出电子。
这些电子被导体的外部回路捕获，并产生电流，从而向我们提供可用的能量。
同时，质子穿过电解质层并移动到阴极上，在那里与来自外部环境的氧分子（O2）结合形成水（H2O）。
整个过程中，水是唯一的副产品。
2.2 电动势的定义和计算方法在大多数化学反应中，包括氢氧燃料电池中的反应，都涉及到一个关键性质——化学反应会释放或吸收能量。
对于一个化学反应来说，其能量变化可以通过比较起始状态与最终状态下物质自由能的差异来衡量。
而在这里，我们使用标准态下的电动势来表示化学反应的能量变化。
电动势（E）指的是在单位电量通过外部回路时所释放或吸收的能量。
电动势可以通过以下公式计算得到：E = E阳极- E阴极其中，E阳极和E阴极分别表示进行氧化和还原反应的半反应的标准态电动势。
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(2)镍－镉碱性蓄电池 构成：放电时镉(Cd)为负极，正极是NiO(OH)，电解 液是KOH。 工作原理：负极：Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2； 正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ 总反应式：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O Cd(OH)2＋ 2Ni(OH)2 特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长， 但一般体积大、废弃电池易污染环境。
2.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入 丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆 (ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃 料的说法正确的是(双选)(BC ) A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极 B．电池的总反应是： 2C4H10＋13O2―→8CO2＋10H2O C．通入空气的一极是正极，电极反应为： O2＋4e－===2O2－ D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为： C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O
【思考题】(2010· 浙江)Li－Al/FeS电池是一种正在开 发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li ＋＋FeS＋2e－===Li S＋Fe。有关该电池的下列说法 2 中，正确的是( B ) A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化 合价为＋1价 B．该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋ D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e －===2Li＋＋FeS
1.Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极 材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池 的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。 此电池工作时，被氧化的物质是( A ) A．Li B．SOCl2 C．LiCl D．S和SO2
2.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以 取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是 H2＋NiO(OH) Ni(OH)2 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是(双选)( CD ) A．放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被还原 D．电池放电时，H2是负极
(2)纽扣式电池(银锌电池) 银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH， 总反应方程式：Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜 小电流连续放电。 (3)锂电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由 四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。 锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e－===8Li＋； 正极：3SOCl2＋8e－===SO＋2S＋6Cl－ 总反应式为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S 特点：锂电池是一种高能电池，具有质量轻、电压稳定、 工作效率高和储存寿命长的优点。
可充电电池是高考常考知识点，二次电池首先需 要判断什么情况下是原电池，什么情况下是电解池， 二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和 放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外接电 源条件下发生的非自发氧化还原反应，放电是在无外 接电源条件下发生的自发氧化还原反应。
【考点释例1】化学电池在通讯、交通及日常生活中 有着广泛的应用。 (1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以 表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋ Cd(OH)2；已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶 于酸，以下说法中正确的是( ) ①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
重要考点2
燃料电池的原理与特点
1．燃料电池的特点 燃料电池是利用燃烧反应或与之类似的反应具有能量变 化大的特点而设计的电池。它具有高效无污染的特点，正成 为新能源研究的重点。燃料电池的工作原理具有如下特点： (1)两电极可能相同，电极不参加反应。电极的作用是催化转 换，作用很关键，原理很复杂。 (2)氧气等氧化剂总是在正极得电子发生还原反应，燃料在负 极失电子发生氧化反应。 (3)燃料电池的电解质可能是酸性、碱性和熔融的盐或氧化物。 (4)燃料电池总反应式的条件都不能写“点燃”，通常条件不写。
2．二次电池 (1)铅蓄电池 ①铅蓄电池放电原理的电极反应 负极：Pb＋SO42-－2e－===PbSO4；正极：PbO2＋4H＋ ＋SO42-＋2e－===PbSO4＋2H2O 总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ②铅蓄电池充电原理的电极反应 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42-； 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO42总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
【解析】Li和Al都属于金属，所以Li－Al应该属于 合金而不是化合物，因此化合价为0价，A错误； 由正极反应式知负极应该是Li失去电子而不是Al， 选项C错误，B正确；充电时阴极相当于原电池的 负极，要得电子，正确的反应式是2Li＋＋2e－ ===2Li，所以选项D也错误。
重要考点1
二次电池的原理与特点
3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池 当用碱性电解质时，电极反应为 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应：2H2＋O2===2H2O (2)甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极 上分别通甲烷和氧气。 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O； 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 总反应方程式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
答案：B
【温馨提示】 (1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性， 起导电作用。 (2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、 CH4、CH3OH等)，在正极上参与反应的是空气或氧 气，电解质溶液一般是KOH溶液。 (3)书写电极反应方程式时：酸性条件下可用H＋和 H2O配平；碱性条件可用OH－和H2O配平。
【基础题二】日常所用的干电池的电极分别为碳棒 和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入 MnO2氧化吸收H2)，电极反应可简化为：Zn－2e－ ===Zn2＋；2NH＋2e－===2NH3＋H2，根据上述叙 述判断下列说法正确的是(BC ) A．干电池中锌为正极，碳为负极 B．干电池工作时，电子由锌极经外电路流向碳极 C．干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流 出腐蚀用电器 D．干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化 学能的转化
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资 料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失 去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是 因为 ______________________________________________。 (3)下图是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后，进 入人体的一条途径：
二、几种主要化学电源 1．一次电池 (1)碱性锌锰电池 构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH。 工作原理：负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋ Zn(OH)2 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电 流和连续放电。
生物体D中重金属浓度________(填“大于”、“等于”或 “小于”)生物体A中重金属浓度，这是通过食物链 ________作用所引起的。除上述途径外，被污染水体 中的重金属还可以直接通过________(途径)进入人体。
答案：(1)B (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2均溶于酸形成有毒的离子 (3)大于；富集；被污染的饮用水
【解析】由于是微生物燃料电池，则不可能在高温 下工作，所以A错误；放电过程中，H＋从负极区向 正极区迁移，结合O2－形成H2O，所以C错误；消耗 1 mol氧气则转移4 mol e－，由C6H12O6＋6H2O－24e －===6CO ＋24H＋计算出：转移4 mol e－则生成1 2 mol CO2，即22.4 L，所以D错误。
3.(1)今有2H2＋O2 2H2O反应，构成燃料电池， 则负极通的应是 H2 ，正极通的应是 O2 ，电极 反应式为 负极： 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 、 正极： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 。 (2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质溶液，则电极反应 式为 负极： 2H2－4e－===4H＋ 、 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 。(1)和(2)的电解液 不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？ 。 (1)变小，(2)变大 (3)如把H2改为甲烷、KOH作导电物质，则电极反应式 为： 负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋ 7H2O 、 正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 。
1.(2010· 湖南怀化市第二次模拟考试化学试题)据报 道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在北京 奥运会期间为运动员提供了服务。某种氢氧燃料电池 的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确 的是( B ) A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度 不变 C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状 况)时，有0.2 mol电子转移