Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » 燃料电池

燃料电池

1838
  • William Grove
威廉·格罗夫早期燃料电池装置,展示物理化学中的电化学原理。.

(图片仅供参考)

燃料电池是一种电化学装置,它能直接将燃料(通常是氢气)和氧化剂(通常是氧气)的化学能转化为电能。与电池不同,燃料电池需要持续的外部燃料和氧化剂供应才能工作。其核心部件包括阳极、阴极和电解质,电解质将阳极和阴极分隔开来,促进离子传输。

燃料电池的基本工作原理涉及两个同时发生的氧化还原反应。在阳极(负极),燃料(例如氢气)被氧化,释放电子并产生正离子。 氢燃料 cell, this reaction is [latex]2H_2 \rightarrow 4H^+ + 4e^-[/latex]. These electrons cannot pass through the electrolyte; instead, they are forced to travel through an external circuit, creating a usable electric current. The ions, however, migrate through the electrolyte to the cathode (the positive electrode). At the cathode, the oxidizing agent (e.g., oxygen from the air) reacts with the incoming ions and electrons to form a waste product, which is typically water in a hydrogen fuel cell. The cathode reaction is [latex]O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O[/latex].

该过程是一种直接能量转换,无需中间燃烧步骤,即可将化学势能直接转化为电能。这是燃料电池相对于传统热机(如内燃机)的关键优势,传统热机受限于卡诺循环,且会以废热的形式损失大量能量。电解质是燃料电池的关键组件,其性质决定了燃料电池的类型。它必须是特定离子(例如质子、氢氧根离子或氧化物离子)的优良导体,但对电子的导电性较差,从而防止电池内部发生短路。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 物理化学

类型

物理设备

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 亨利·卡文迪什发现氢气(1766年)
  • 约瑟夫·普里斯特利和卡尔·威廉·舍勒发现氧气(约1774年)
  • 的发明 伏打桩 亚历山德罗·伏打(1800年)
  • formulation of the laws of 电解 by Michael Faraday (1833)

应用程序

  • 汽车推进系统(燃料电池电动汽车)
  • 固定式发电
  • 便携式电源设备
  • 数据中心和电信备用电源系统
  • 为航天器和偏远地区提供电力

专利:

  • US391381A (Francis Bacon, 1959, for alkaline fuel cell)

潜在创新理念

  • 用于植入式医疗器械的微型燃料电池
  • 燃料电池动力无人机,飞行时间更长
  • 利用天然气提供电力和热水的家用燃料电池装置
  • flexible, 可穿戴 fuel cells integrated into textiles to power personal electronics
  • 用于电网稳定和储能的大型燃料电池电站
  • 利用有机废料发电的生物燃料电池
  • 用于离网住宅的集成储能和发电的可逆燃料电池
  • 专为极端环境设计的燃料电池,例如深海探测或行星探测车。
  • 用于特殊应用的 3D 打印定制燃料电池堆
  • 利用大气水蒸气作为氢气来源,通过集成电解法生产氢气的燃料电池
相关主题:燃料电池、电化学、氢、氧、阳极、阴极、电解质、氧化还原反应、直接能量转换、威廉·格罗夫。.

历史背景

燃料电池

1832
1834
1835
1838
1841
1845
1850
1831
1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847
1850

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

只有注册会员才能免费获取完整尺寸的图片和下载内容。

> 登录 <