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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,现在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)。氢在负极分解成
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,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。
利用这个原理,燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电,所以也可称它为一种"发电机"。
一般来讲,书写燃料电池的
化学反应方程式
,需要高度注意电解质的
酸碱性
。
在正、负极上发生的
电极反应
不是孤立的,它往往与
电解质溶液
紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种,在酸溶液中负极反应式为:2H2-4e-==4H+
正极反应式为:O2+4H++4e-==2H2O;如是在碱溶液中,则不可能有H+出现,在酸溶液中,也不可能出现OH-。