水素および酸素燃料電池の動作原理

酸化剤としての酸素、燃料としての水素、そしてさまざまな化学反応を経て、燃料は化学エネルギーを電気エネルギーに生成します。水素燃料電池は、大容量、高出力、高変換効率、出力範囲、その他多くの利点があります。水素燃料電池と一般電池では、活物質の一般電池は内部の電池に蓄えられるので大きな違いがあるので、活物質の蓄え量は電池の容量の大きさです。また、燃料電池の活性物質を継続的に投入することができます。

水素燃料電池の分類

水素燃料電池は、セルの構造や働き方により、イオン膜タイプ、ベーコン、アスベスト膜の3種類に分けられます。

1、イオン膜燃料電池

酸性電解質燃料電池の陽イオン交換膜で、現代はナフィオン膜を使用しています。バッテリーの放電、水は水から吸い出された芯を通して酸素電極上に生成されます。バッテリーは室温、コンパクトな構造、軽量で動作しますが、イオン交換膜の抵抗は大きく、放電電流密度は小さくなります。

2、ベーコン型燃料電池

アルカリ電池。水素電極と酸素電極は、二重多孔質ニッケル電極（異なる開口の内層と外層）に加えて、触媒としての白金です。電解液は苛性カリの80％〜85％であり、室温では固体であり、液体の場合はバッテリー温度（204〜260°C）です。バッテリーのエネルギー利用率は高くなりますが、消費電力が大きいため、起動・停止に時間がかかります（起動・停止24時間、17時間）。

3、アスベスト膜燃料電池

アルカリ乾電池にも属しています。多孔質ニッケルとプラチナから作られた水素電極、パラジウム触媒と酸素電極は多孔質銀プレートであり、2つの電極は35％の苛性ポタッシュ溶液膜を含むアスベストを含み、電流コレクター、ガス室としてプレート上にスロット付きニッケル圧縮があり、単細胞。水中で放電して水素電極側を生成し、水素を循環させて放電することができ、静的排水法を使用することもできます。バッテリーの始動時間はわずか15分で、リン酸鉄リチウムバッテリーよりも瞬時にダウンタイムが発生するため、環境にやさしいです。

水素燃料電池の利点

1、素材と低価格

2、操作は簡単です、

3、安全性

4、効率的、

5、汚染なし

水素燃料電池の動作原理

燃料電池は、化学反応で物質のエネルギー放出を利用し、直接電気エネルギーに変換する一種の化学電池です。この点から、それとマンガン乾電池、鉛電池などの他の化学電池も同様です。材料、燃料、酸化剤への応答を継続的に供給する必要がある場合、それと他の一般的な化学電池は同じではありません。化学反応によりエネルギーを電気出力に放出する燃料であるため、燃料電池と呼ばれます。具体的には、燃料電池は水の逆反応「発電機」の電気分解を使用することです。それは正と負で構成され、その間に挟まれているのはカソード電解質プレートです。当初、電解質プレートは電解質によって多孔質プレートに形成され、現在、固体電解質を直接使用するために開発されています。

仕事中の負の供給燃料（水素）、正の供給酸化剤（空気、酸素の成分の役割を果たします）にカソードでの水素は正イオンH +と電子e-に分解されます。水素イオンは電解質にそして外部回路に沿った電子がアノードに移動します。電気負荷は外部回路を取り込んだ。正極では、空気中の酸素と電解質中の水素イオンが正極に吸収されて水を形成します。これは、水の電気分解反応プロセスの逆です。

燃料電池の原理を使用すると、外部電源に継続的に作用することができるため、「発電機」と呼ぶこともできます。

一般的に言って、燃料電池の化学反応式を書くには、酸とアルカリの電解質に非常に注意を払う必要があります。正極と負極の反応は分離されておらず、電解液と密接に接触することがよくあります。酸とアルカリの2種類がある酸素、水素燃料電池など、酸性溶液中での陰極反応は次のとおりです。2h2-4 e- = = 4 h +正の反応は次のとおりです：O2 + 4 h + + 4 e ˉ== 2 h2o。したがって、アルカリ溶液では、H +は存在できず、酸性溶液では、OHˉも表示されません。

電解質溶液がアルカリ性の場合、塩溶液は次のように負の反応性を示します。h2+4ohˉ2-4eˉ== 4 h20は極端に：O2 + 2 h2o +4eohˉˉ== 4

電解質溶液が酸性溶液の場合、カソード反応は次のようになります：2h2-4eˉ= 4 h +（カチオン）、極端に：O2 +4eˉ+ 4 h + = 2 h2o

メモリルールは次のとおりです。

O2とH2Oの正の値を覚えやすいアルカリ性の条件、それぞれ1、2、2、4の前のeˉ、4ohˉ係数、マイナスタイプの全反応方程式を再び使用できます。酸性条件下では、覚えやすい負の反応性（h + 4）+（4eˉ）= 2 h2で、転置によって必要な方程式を得ることができ、同じ上で正の反応性タイプによって総反応性が減少します。

水素燃料電池水素酸素燃料電池

水素を燃料、酸素を酸化剤として、燃料の燃焼反応により、化学エネルギーを電気エネルギー電池に変換します。

水素燃料電池は作動し、水素電極に水素を供給し、同時に酸素電極に酸素を供給します。電極上の水素、酸素、および触媒の作用下で、電解質によって水を生成します。このとき、水素電極には冗長な電子機器があり、負に帯電しています。酸素電極には、電子機器がないために正に帯電しています。回路を処理した後、これは燃焼反応が連続プロセスで実行できるのと同様です。

電極反応

水素燃料電池（中性媒体）

ポジティブ：O2 + 2 h2o + 4 e ---> 4 oh-

負：2 h2-4 e ---- 4 h +

総反応性：2 h2 + O2 = = 2 h2o

水素燃料電池の酸性媒体（）。

ポジティブ：O2 + 4 h + + 4 e ---> 2 h2o

負：2 h2-4 e ---- 4 h +

総反応性：2 h2 + O2 = = 2 h2o

水素燃料電池（アルカリ媒体）：

ポジティブ：O2 + 2 h2o + 4 e ---> 4 oh-

マイナス：2 h2-4 e- + 4 oh-> 4 h2o

総反応性：2 h2 + O2 = = 2 h2o

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