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质子交换膜燃料电池的转换效率?

电池 2024-05-04

一、质子交换膜燃料电池的转换效率?

质子交换膜燃料电池转换消耗少,辐射小,转换效率大大超过一般电池

质子交换膜燃料电池( PEMFC)采用可传导离子的聚合膜作为电解质,所以也叫聚合物电解质燃料电池( PEFC)、同体聚合物燃料电池(SPFC)或固体聚合物电解质燃料电池( SPEFC)。

二、质子交换膜燃料电池方程式?

首先,质子就是氢离子,所以质子交换膜燃料电池就是在酸性条件下发生的电极反应而已。如氢氧燃料电池:负极:H2-2e=2H+,正极:O2+4e+4H+=2H2O。其他燃料电池电极反应式以此类推即可。

三、什么是氢能与质子交换膜燃料电池?

氢能与质子交换膜燃料电池

一种燃料电池,在原理上相当于水电解的“逆”装置。

其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成,阳极为氢燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都含有加速电极电化学反应的催化剂,质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源,阳极即电源负极,阴极即电源正极。

四、质子交换膜燃料电池离子方程式?

负极:H2-2e=2H+,正极:O2+4e+4H+=2H2O.

五、为什么质子交换膜燃料电池是酸性?

质子就是氢离子 ,溶液中有较多氢离子溶液就呈现酸性,所以质子交换膜燃料电池是酸性电池。酸性电池电极反应中不能出现氢氧根离子,碱性电池的电极反应中不能出现氢离子。

电池中的交换膜可以是质子交换膜,只允许氢离子通过,如果是阳离子交换膜,则只允许阳离子和小分子通过,如果是阴离子交换膜,则只允许阴离子和小分子通过。

六、质子交换膜燃料电池的双极板有哪些类型?

质子交换膜燃料电池的双极板类型。

首先双极板的作用是分隔阴阳极,不让氧化剂和燃料直接接触;分布反应物和生成物;传导电流和热量;冷却电池;支撑电极的作用。

双极板的分类一般就是按照材料分:

一金属材料,优点是加工方便,强度高。金属及合金有良好的力学性能和导电性能,且价格便宜;在服役环境中金属表面容易形成钝化膜, 虽然这些钝化膜减缓了腐蚀速率, 但这些钝化膜的电导率低, 从而导致燃料电池的输出功率和使用寿命降低。金属材料在服役条件下的导电性和耐蚀性具有矛盾性, 如何解决这对矛盾, 实现材料的导电性和耐蚀性的合理匹配, 是金属双极板技术提升的一大瓶颈。目前, 解决导电性与耐蚀性问题的最有效方法是金属表面进行涂层改性, 涂层后的金属双极板能在保证良好导电性的同时提高双极板的耐蚀性, 保障整个体系的服役寿命提升。但是不同金属材料表面涂层改性后表现出的性能各有差异, 因此, 选择合适的基材与涂层材料是金属双极板实现在双极板上广泛运用的关键。

又下分为:1不锈钢双极板涂层,3铝合金基体与涂层,4钛合金基体与涂层等。

二石墨材料,优点是导电性和导热性好,化学稳定性好。石墨是最早开发的双极板材料。相比金属及合金双极板而言, 石墨双极板具有低密度、 良好的耐蚀性, 与碳纤维扩散层之间有很好的亲和力等优点, 可以满足燃料电池长期稳定运行的要求。但是, 石墨的孔隙率大、 力学强度较低、 脆性大, 为了阻止工作气体渗过双极板, 且满足力学性能的设计,石墨双极板通常较厚, 导致石墨材料的体积和质量较大。另外, 由于石墨材料的加工性能差、 成品率低, 使得制造成本增加。

三复合材料,比如高分子树脂基体和石墨等导电填料组成,优点是防腐蚀或者特殊性能。相比金属双极板和石墨而言, 复合双极板综合了上述两种双极板的优点, 具有耐腐蚀、 易成型、 体积小、 强度高等特点, 是双极板材料的发展趋势之一。但是目前生产的复合双极板的接触电阻高、 成本高, 这是科研工作者目前正在攻克的难题。

这里简单说明一下优点,因为双极板作为燃料电池的一个大的模块,细节的内容非常多,希望多多积累。

针对不同类型的双极板进行性能改进等研究,目标是性能的改善和成本的降低,这样才能实现双极板的大规模的商业化。

如果按照其上的流场分,可以分为:平行流场、蛇形流场、交指流场、点状流场、挡板流场、三维流场等。同时流场的类型可以组合和改进,创造新型流场。

如果按照冷却方式分类,有水冷和空冷。

七、目前应用最广泛的质子交换膜燃料电池是?

目前应用最广泛的是氢燃料电池,氢燃料电池零污染,最环保

八、质子交换膜燃料电池运行温度为什么是80℃?

这个是一个质子交换膜燃料电池的运行温度问题。

首先80℃是由质子交换膜控制的。在80℃时质子交换膜的质子传导率最好。

温度低于80℃时,会有更多的液态水凝结,淹没电极,降低了反应面积,电池性能下降。而且温度越低,反应的活性越大,反应速率就越低。

温度高于80℃时,液态水大量蒸发,会导致膜内的水含量降低,而质子交换膜的质子传导率强烈依赖于膜中的水含量,水含量越高膜内的质子传导率越高。而且高温会使得膜内出现局部热点,结构被破坏,这样阴极和阳极之间就成为直接连通状态,会出现爆炸情况,在实验中是十分危险的。

综合考虑,所以给出了一个最佳温度80℃,这也是实验中得到的真实情况。

另外,还有一种高温质子交换膜,工作温度在100-200℃,这是因为使用的膜为高温质子交换膜,它的质子传导率不依赖于水含量,而且有更高的热性能。所以最佳工作温度提升。而且高温使得水全是水蒸气状态,避免了电池的水淹,有更好的水管理性能。同时,高温使得进口燃料的一氧化碳含量降低,减小了由于一氧化碳导致的电极毒化。

谢谢!

九、质子交换膜燃料电池是氢离子交换膜吗?

质子交换膜燃料电池是氢离子交换膜。

质子(proton)是一种带 1.6 × 10-19 库仑(C)正电荷的亚原子粒子,直径约 1.6~1.7×10−15 m ,质量是938百万电子伏特/c2(MeV/c2),即1.672621637(83)×10-27千克,大约是电子质量的1836.5倍(电子的质量为9.10938215(45)×10-31千克),质子比中子稍轻(中子的质量为1.674927211(84)×10-27千克)。质子属于重子类,由两个上夸克和一个下夸克通过胶子在强相互作用下构成。

十、写出甲醇质子交换膜燃料电池在酸性条件下?

负极:2CH3OH+2H2O-12e- ^^^^^^^^^ 2CO2+12H+

正极:6O2+12e+12H+ ^^^^^^^^ 6H2O

总方程式和甲醇在氧气中燃烧的方程式完全一样。

条件为”酸性“,且提示(质子交换膜),因此氢离子(就是质子)是电池内部的电荷载体,反应式中应出现H+,而且不能有CO3(2-)这样怕酸的基团,终产物之一就是CO2本身

电池反应本质是氧化还原,只是氧化剂和还原剂在空间上不直接接触,而是分别位于电池两极。氧化剂(氧气)得电子,还原剂(甲醇)失电子。我们的大气是个氧化性环境,氧气的来源不是问题,因此通常意义上的”燃料“都是还原剂(如果整个大气主要是氢气,那么我们或许会将氧气视为”燃料“,而将氢气视为”助燃剂“)

希望能对你有所帮助。