什么是氢燃料电池汽车？

Question

如题所述

Answer 1

所谓氢能源，不是说地球上有大量氢，可“开采”来用作能源，而是水通过光分解可制得氢来代替石油、电等能源。 氢作为能源有许多优越性。水通过光分解可制得氢，水的储量很大，又比较低廉；氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害、十分清洁的能源。氢在储存、输送上比电力损失小，而且氢燃烧热值高，1千克氢燃烧产生的热量相当于3千克汽油或4.5千克焦炭的发热量。但是，在应用中，氢的存储与运输以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的瓶颈。 再说燃料电池。它是把燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”，而是一个小小的“发电厂”。燃料电池也有多种类型，经过多年的探索，最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是：将氢气送到负极，经过催化剂（铂）的作用，氢原子中两个电子被分离出来。这两个电子在正极的吸引下，经外部电路产生电流。失去电子的氢离子（质子）可穿过质子交换膜（即固体电解质），在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得，只要不断给负极供应氢，并及时把水（蒸汽）带走，燃料电池就可以不断地提供电能。 目前，对氢能源的利用主要是氢燃料电池。它不同于电能车的显著特点是其没有笨重的电池负荷，并且行驶里程没有电能驱动汽车的限制。因此，氢燃料电池可以说是一种极佳的驱动动力。用这种动力驱动的汽车被称为零污染的氢动力汽车

Answer 2

燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3
部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图
1[3]。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。
以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下：
(1)
氢气通过管道或导气板到达阳极；
(2)
在阳极催化剂的作用下，1
个氢分子解离为
2
个氢质子，并释放出
2
个电子，阳极反应为：
H2→2H++2e。
(3)
在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O
总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O
电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。

Answer 3

氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。
　　氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。
　氢的化学特性活跃，它可同许多金属或合金化合。某些金属或合金吸收氢之后，形成一种金属氢化物，其中有些金属氢化物的氢含量很高，甚至高于液氢的密度，而且该金属氢化物在一定温度条件下会分解，并把所吸收的氢释放出来，这就构成了一种良好的贮氢材料。