燃料電池の電極はどのような材料ですか？

燃料電池は、燃料と酸化剤に含まれる化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電装置です。燃料と空気は別々に燃料電池に供給され、電気は素晴らしく生成されます。電池のように正と負の電極と電解質のように見えますが、実際には「電気を蓄える」ことはできず、「発電所」です。

燃料電池の電極は、燃料と酸化剤の間の酸化反応が減少する電気化学反応サイトです。燃料電池の性能は、触媒の性能、電極の材料、および電極のプロセスです。

一般的に使用される燃料電池電極は次のとおりです。

1.1。        酸水素燃料電池：

酸水素燃料電池は、一般に電極材料として不活性金属白金（Pt）またはグラファイトでできており、負極はH2に、正極はO2に導入されます。

総応答は次のとおりです：2H2 + O2 === 2H2O

2メタノール燃料電池：

メタノール燃料電池は、双極電極として白金を使用し、電解質としてアルカリまたは酸を使用します。

1.アルカリ電解質（KOH溶液など）

総反応式：2CH4O + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O

2.酸性電解質（例としてH2SO4溶液）

全反応：2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

3メタン燃料電池：

メタン燃料電池には2極の多孔質ニッケル板があり、電解液はKOHであり、生成されたCO2もKOHと反応してK2CO3を形成するため、総反応量はCH4です。

+ 2KOH + 2O2 === K2CO3 +

3H2O。

4アルミニウム–空気–海水バッテリー：

アルミニウム-空気-海水電池をエネルギー源とする中国初の新しいタイプの海水サイネージランプは、電解質として海水を使用し、空気中の酸素によってアルミニウムが継続的に酸化されて発電します。数分間海に光を当てるだけで、まばゆいばかりの白い光になります。電源の負極材料は次のとおりです。アルミニウム。電源の正極材料は、グラファイトやプラチナメッシュなどの導電性不活性材料です。

総反応式は次のとおりです。4Al+ 3O2 + 6H2O === 4Al（OH）3

燃料電池の電極要件は、作業中に消費することはできず、消費されます。それは、非常に活性である、すなわち、触媒効果を有し、反応条件を低下させ、反応速度を増加させ、そして反応を円滑に実行するために必要である。もちろん、グラファイト電極が最も安価です。しかし、それはグラファイトの実行を困難にする反応かもしれませんが、他の電極（プラチナなど）でスムーズに実行できるため、理論的に実現可能な燃料電池の多くは実際には実装が容易ではありません。

燃料電池は、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する化学装置であり、電気化学発電機としても知られています。水力発電、火力発電、原子力発電に次ぐ第4世代の技術です。燃料電池は、燃料の化学エネルギーのギブズの自由エネルギー部分を電気化学反応によって電気エネルギーに変換するため、カルノーサイクル効果の影響を受けず、効率が高くなります。さらに、燃料電池は燃料と酸素を同時に機械的ではないものとして使用します。トランスミッション部品なので、ノイズ物質がなく、有害ガスの排出もほとんどありません。騒音公害。省エネ・環境保護の観点から、燃料電池が最も有望な発電技術であることがわかります。

燃料電池は、電気化学反応により燃料と酸化剤の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置であり、理論的にはほぼ100％の熱効率で動作し、経済性に優れています。現在、実際に稼働しているさまざまな燃料電池は、さまざまな技術的要因により、デバイスシステム全体のエネルギー消費を考慮しており、総変換効率は45％から60％の範囲であり、たとえば、熱利用率は次のようになります。 80％以上。さらに、燃料電池デバイスは可動部品をまったくまたはほとんど含まず、信頼性が高く、メンテナンスが少なくて済み、従来の発電機セットよりも静かです。さらに、電気化学反応はクリーンで完全であり、有害物質を生成することはめったにありません。これらすべてが、燃料電池を非常に有望なエネルギー発電所にします。 [2]

燃料電池は電気化学発電装置です。等温電気化学法は、熱機関プロセスを通過せずに化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換し、カルノーサイクルによって制限されません。そのため、エネルギー変換効率が高く、騒音や公害がなく、理想的なエネルギー利用方法になりつつあります。同時に、燃料電池技術の継続的な成熟と西気東輸パイプラインプロジェクトでの十分な天然ガス源の提供により、燃料電池の商業的応用は開発の広い展望を持っています。 [3]

燃料電池はエネルギー変換装置です。これは、電気化学的原理、つまり一次電池の動作原理に基づいています。燃料と酸化剤に蓄えられた化学エネルギーは等温的に電気エネルギーに変換され、実際のプロセスはレドックス反応です。燃料電池は、主にアノード、カソード、電解質、外部回路の4つの部分で構成されています。燃料ガスと酸化ガスは、それぞれ燃料電池のアノードとカソードから導入されます。燃料ガスはアノードで電子を放出し、電子は外部回路を介してカソードに伝導され、酸化ガスと結合してイオンを生成します。電界の作用下で、イオンは電解質を通ってアノードに移動し、燃料ガスと反応し、ループを形成し、電流を生成します。同時に、燃料電池は、それ自体の電気化学反応とバッテリーの内部抵抗により、一定量の熱を発生します。電池の陰極は、電子を伝導することに加えて、酸化還元反応の触媒としても機能します。燃料が炭化水素の場合、アノードはより高い触媒活性を持つ必要があります。アノードとカソードは通常、反応ガスの通過と生成物の排出を容易にするために多孔質です。電解質は、イオンを移動させ、燃料ガスと酸化性ガスを分離するように機能します。 2つのガスの混合をブロックするために、バッテリーの内部短絡が発生し、電解質は通常、高密度の構造になっています。

燃料電池の原理は、一般的な電池と同じ組成の電気化学デバイスです。ユニットセルは、2つの正極と負極（負極、つまり燃料電極と正極、つまり酸化剤電極）と電解質で構成されています。違いは、一般電池の活物質が電池内部に蓄えられているため、電池容量が制限されることです。燃料電池の正極と負極には活物質は含まれていませんが、触媒コンバーターエレメントのみが含まれています。したがって、燃料電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する真のエネルギー変換機です。バッテリーが作動しているとき、燃料と酸化剤は反応するために外部から供給されます。原則として、反応物が継続的に投入され、反応生成物が継続的に排除される限り、燃料電池は継続的に発電することができる。ここでは、燃料電池を説明するために、水素酸素燃料電池を例として取り上げます。

水素-酸素燃料電池の反応原理この反応は、水を電気分解する逆のプロセスです。電極は次のようになります：負：H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-

正極：1 / 2O2 + H2O + 2e- → 2OH-

バッテリー反応：H2 + 1 / 2O2 == H2O

さらに、燃料電池本体だけがまだ機能していません、

燃料電池

燃料電池

試薬供給システム、熱除去システム、排水システム、電気的性能制御システム、および安全装置を含む、対応する一連の補助システムが必要です。

燃料電池は、一般に、イオン伝導体を形成する電解質板と、その両側に配置された燃料電極（アノード）および空気電極（カソード）と、両側にガス流路とからなり、ガス流路は、燃料ガスと空気（酸化剤）ガス）が流路を通過できるようにします。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。