氫氧燃料電池詳解
燃料電池是很有發(fā)展前途的新的動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化物、煤氣或天然氣為燃料，作為負極，用空氣中的氧作為正極．和一般電池的主要區(qū)別在于一般電池的活性物質是預先放在電池內部的，因而電池容量取決于貯存的活性物質的量；而燃料電池的活性物質（燃料和氧化劑）是在反應的同時源源不斷地輸入的，因此，這類電池實際上只是一個能量轉換裝置。這類電池具有轉換效率高、容量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優(yōu)點，但由于成本高，系統(tǒng)比較復雜，僅限于一些特殊用途，如飛船、潛艇、軍事、電視中轉站、燈塔和浮標等方面。
組成結構
以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進行電化學反應并輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達3600瓦·時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8～0.97伏，為了滿足負載所需的工作電壓，往往由幾十個單體電池串聯(lián)成電池組。
為維持電池的正常運轉，須持續(xù)供應氫和氧，及時排除反應產物（水）和廢熱。電池組由以下幾部分組成：
①氫氧供給分系統(tǒng)：航天器攜帶的氫和氧采用超臨界液態(tài)貯存，可縮小貯罐體積，解決失重條件下氣、液態(tài)的分離問題，但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓（氧罐為6兆帕、氫罐為3～3.5兆帕）。
②排水分系統(tǒng)：主要有動態(tài)排水和靜態(tài)排水兩種方式。前者把帶有水蒸氣的氫氣循環(huán)輸送到冷卻裝置，使水蒸氣冷凝成水進行分離；后者依靠多孔纖維編織材料（如燈芯）將冷凝后的水吸附出來，又稱燈芯排水。電池組排出的水經凈化后可供航天員飲用或作冷卻劑。
③排熱分系統(tǒng)：電池組通過冷卻劑（如乙二醇水溶液）循環(huán)，將廢熱帶到輻射器向外排放，以維持電池組正常工作的溫度范圍。
④自動控制分系統(tǒng)：包括電池組工作壓力、溫度、排水與排氣、電壓、安全和冷卻液循環(huán)等的控制與調節(jié)。所測量的參數傳送到航天員座艙的顯示器或由遙測設備發(fā)回地面。當電池組出現(xiàn)故障時，自動切換到備份電池組供電。
主要特點
1、產物是水，清潔環(huán)保;
2、容易持續(xù)通氫氣和氧氣，產生持續(xù)電流;
3、能量轉換率較高，超過80%（普通燃燒能量轉換率30%多）;
4、可以組合為燃料電池發(fā)電站，排放廢棄物少，噪音低，綠色發(fā)電站。
氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變?yōu)殡娔艿碾姵兀c原電池的工作原理相同。
氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，這一類似于燃燒的反應過程就能連續(xù)進行。
工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。
氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的裝置。
氫氧燃料電池的反應物都在電池外部它只是提供一個反應的容器
氫氣和氧氣都可以由電池外提供。
燃料電池是一種化學電池，它利用物質發(fā)生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，它工作時需要連續(xù)地向其供給反應物質——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學反應釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵觯员环Q為燃料電池。
具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應的“發(fā)電機”。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成，2013年正發(fā)展為直接使用固體的電解質。
工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。當氫離子進入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。此過程水可以得到重復利用，發(fā)電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙。
燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。
應用領域
作為極具發(fā)展前途的新動力電源，氫氧燃料電池的應用領域是多方面的：
1、大型電站發(fā)電
2、便攜移動電源
3、應急電源
4、家庭電源
5、飛機、汽車、軍艦
氫氧燃料電池總反應式
若電解質為酸溶液 負極反應式為：2H2-4e-==4H+
正極反應式為：O2 + 4H+ +4eˉ== 2H2O;
若電解質溶液是堿溶液 負極反應式為：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20
正極為：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ
這么寫的原因就是
如是在堿溶液中，則不可能有H+出現(xiàn)，在酸溶液中，也不可能出現(xiàn)OHˉ
總反應式都是：2H2+O2=2H2O