什么是质子交换膜燃料电池？(a proton exchange membrane fuel cell?)

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢气和氧气释放电能的燃料电池。它的特点是一种称为膜电极组件（MEA）的电解质膜，允许质子通过，但不允许电子通过。质子交换膜燃料电池作为固定式和便携式燃料电池都具有潜在的应用前景。...

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢气和氧气释放电能的燃料电池。它的特点是一种称为膜电极组件（MEA）的电解质膜，允许质子通过，但不允许电子通过。质子交换膜燃料电池作为固定式和便携式燃料电池都具有潜在的应用前景。

MEA有阳极侧和阴极侧。电流流入MEA的阳极侧并流出其阴极侧。质子交换膜燃料电池将氢气输送到MEA的阳极侧，从而将氢原子分裂成电子和质子，这一过程可以用一个方程式来表示：H2-&gt；2e-+2H+。该反应中的质子通过MEA到达其阴极侧，电子通过外部电路到达MEA的阴极侧。这些过程的结合会产生电流。。

质子交换膜燃料电池也向MEA的阴极侧输送氧气。如果双原子氧（O2）分子可以分裂成氧原子，则通过MEA的质子可以与这些氧原子反应形成水分子。这个反应也可以用一个方程式来表示：O+2H++2e--->H2O。

MEA必须满足几个标准才能发电。它不能让氢气或氧气通过它。MEA还必须能够抵抗阳极侧的氧化效应和阴极侧的还原效应。

铂催化剂可以相对容易地用来分解氢分子。然而，用铂催化剂分解氧分子会产生显著的电损耗。铂催化剂的另一个问题是，极少量的二氧化碳将显著降低其性能。截止到2010年，科学家们还没有发现一种实用的分解氧分子的催化剂，但一种由碳、铁和氮组成的催化剂表现出了最大的潜力。这种催化剂的主要困难在于其反应速度在短时间内迅速下降。。

水也会导致质子交换膜燃料电池的电损耗。燃料电池必须防止多余的水淹没MEA，但允许足够的水保持MEA干燥。质子交换膜燃料电池中的水管理是困难的，因为水被吸引到MEA的阴极侧。电渗泵是解决这个问题的一种可能方法。

  • 发表于 2021-12-30 11:31
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