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氢氧燃料电池

燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反响时释出的能量，直

接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电

池等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给反响物质——燃料和

氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反

响释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反响的发电机。它由正极、

负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质

渗入多孔的板而形成，现在正开展为直接使用固体的电解质。

工作时向负极供给燃料〔氢〕，向正极供给氧化剂〔空气，起作用的

成分为氧气〕。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，

而电子那么沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极

上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正

是水的电解反响的逆过程。

利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以

也可称它为一种发电机。

一般来讲，书写燃料电池的化学反响方程式，需要高度注意电解质的

酸碱性。在正、负极上发生的电极反响不是孤立的，它往往与电解质溶液

紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种，在酸溶液中负极反响式

为：2H-4e-==4H+正极反响式为：O+4H++4eˉ==2HO;如是在碱溶

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液中，那么不可能有H+出现，在酸溶液中，也不可能出现OHˉ。

假设电解质溶液是碱溶液那么负极反响式为：2H2+4OHˉ-4eˉ==4H

0正极为：O+2HO+4eˉ==4OHˉ

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假设电解质溶液是盐溶液那么负极反响式为：2H-4eˉ=4H〔阳离子〕，

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正极为：O+4eˉ+2HO=4OHˉ

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氢氧燃料电池hydrogenoxygenfuelcell

以氢气作燃料，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反响，将化学能转变

为电能的电池。

氢氧燃料电池工作时，向氢电极供给氢气，同时向氧电极供给氧气。

氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上

有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后，

这一类似于燃烧的反响过程就能连续进行。

更多信息

以氢气作燃料、氧气作氧化剂的一类燃料电池。氢氧从外部通过管道

输入电池进行电化学反响并输出电能。氢氧燃料电池的理论比能量达3600

瓦·时／公斤。单体电池的工作电压一般为～伏,为了满足负载所需的工作电

压，往往由几十个单体电池串联成电池组。

电池组组成

为维持电池的正常运转，须持续供给氢和氧，及时排除反响产物〔水〕

和废热。电池组由以下几局部组成：①氢氧供给分系统：航天器携带的氢

和氧采用超临界液态贮存，可缩小贮罐体积，解决失重条件下气、液态的

别离问题，但要求贮罐绝热性能好、耐低温、耐高压〔氧罐为6兆帕、氢

罐为3～兆帕〕。②排水分系统：主要有动态排水和静态排水两种方式。

前者把带有水蒸气的氢气循环输送到冷却装置，使水蒸气冷凝成水进行别

离；后者依靠多孔纤维编织材料〔如灯芯〕将冷凝后的水吸附出来，又称

灯芯排水。电池组排出的水经净化后可供航天员饮用或作冷却剂。③排热

分系统：电池组通过冷却剂〔如乙二醇水溶液〕循环，将废热带到辐射器

向外排放，以维持电池组正常工作的温度范围。④自动控制分系统：包括

电池组工作压力、温度、排水与排气、电压、平安和冷却液循环等的控制

与调节。所测量的参数传送到航天员座舱的显示器或由遥测设备发回地面。

当电池组出现故障时，自动切换到备份电池组供电。

电池分类

氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三

类。

①离子膜氢氧燃料电池：用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现

代采用全氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水，通过灯芯将