氫燃料電池的原理是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。

具體來(lái)說(shuō)，給燃料電池的負(fù)極提供氫氣，正極提供氧氣，正負(fù)極之間有一層特殊的膜。在催化劑作用下，氫原子外層電子游離，變成獨(dú)立電子和氫離子。由于這層膜只允許氫離子通過(guò)，電子被阻擋在膜外，導(dǎo)致膜一側(cè)電子聚集。若在電子聚集處接導(dǎo)線到正極，電子在電壓驅(qū)使下流動(dòng)，形成電流。透過(guò)膜的質(zhì)子與正極的氧反應(yīng)生成水并放出熱量。

電極反應(yīng)為：陽(yáng)極（負(fù)極）H? → 2H? + 2e?，陰極（正極）1/2O? + 2H? + 2e? → H?O，電池反應(yīng)H? + 1/2O? → H?O。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)。

氫燃料電池與干電池、蓄電池不同，后者是儲(chǔ)能裝置，而氫燃料電池是像發(fā)電廠一樣的發(fā)電裝置。

氫燃料電池的電極采用特制多孔性材料，這不僅要為氣體和電解質(zhì)提供大接觸面，還要對(duì)化學(xué)反應(yīng)起催化作用。

氫燃料電池工作時(shí)，燃料和氧化劑不是貯存在電池內(nèi)，而是貯存在外部貯罐中。當(dāng)工作時(shí)，需要系統(tǒng)不間斷輸入燃料和氧化劑用以發(fā)電，同時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)物。氫燃料電池中的反應(yīng)式為：陽(yáng)極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式以及總反應(yīng)式。氫燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)在膜電極中發(fā)生，電解質(zhì)將兩個(gè)半反應(yīng)分開(kāi)，氫離子在電解質(zhì)內(nèi)遷移，電子在外電路定向流動(dòng)，形成總的電回路。

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