什么是氢氧燃料电池?

[拼音]：qingyang ranliao dianchi

[外文]：hydrogen oxygen fuel cell

以氢气作燃料，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。

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。当使用氢化钾溶液作电解质时，在氢电极上的反应为

在氧电极上的反应为

若不考虑中性水中存在的低浓度的离子，那么总的反应就可以用燃烧反应来表示：

氢氧燃料电池的关键是电极结构和排除反应过程中生成水的辅助设备。电极结构问题主要是选择一种合适的催化剂，以使氢成为水合质子和氧成为氢氧根离子的反应能在尽可能低的过电位下有效地进行。已采用的电极材料可分为以金属为基底和以碳为基底两类。不论选择何种材料和结构形式，电极中细孔的大小及其分布是很重要的。在这些细孔里，必须建立电极材料、气体、电解液三者之间的三相界面，既不允许这些细孔被气体“充斥”，也不允许被电解液“淹没”。

氢氧燃料电池将化学能连续地转变为电能的效率比普通火电站经由一般的燃烧反应产生热能，再将生成的热能转变为电能的效率高得多。这是由于热机的效率在理论上不能超过卡诺机的效率


，式中T1为高温热源的温度，在普通火电厂，T1即为锅炉中蒸汽温度；T2为低温热源的温度，即为汽轮机排出的废汽的温度。由于摩擦和热损失，热机的效率实际上远小于这一极限效率。氢氧燃料电池几乎是在等温条件下工作的，不存在化学能转变为热能的中间过程，因而它的效率不受卡诺机热效率的限制，在理论上它可以达到100％的效率。

氢氧燃料电池结构简单、转换效率高、比能高、工作时无噪声、无污染、有很强的过载能力，特别是其重量功率比随时间的增加比一般二次电池慢得多，故很适于作宇宙飞船的电源。但由于它的电极材料必须使用对氢和氧气具有很高的电催化活性的金属铂、钯、镍、银，因此氢氧燃料电池的制造成本较高。