题目

氢氧燃料电池的工作原理是什么?

提问时间：2020-11-03

答案

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,起作用的成分为氧气）.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+ +4eˉ== 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OHˉ.　　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 　　记忆规律如下：　　碱性条件下,容易记住正极的O2、H2O、eˉ、4OHˉ前面的系数分别为1、2、2、4,再用总反应方程式减去上式即可.酸性条件下,易记住负极反应式（4H+）+（-4eˉ）=2H2,通过移项可以得到所需要的方程式,同样用总反应式减上式得到正极反应式.　　氢氧燃料电池 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.