燃料电池是怎样工作的
众所周知,水电解以后可以生成氢和氧,其逆反应则是氢和氧化合生成水。燃料电池正是利用水电解及其逆反应获取电能的装置。由天然气、石油、甲醇、煤等原料为燃料制造氢气,然后与空气中的氧反应,便可以轻易地得到需要的电能。
燃料电池主要由燃料电极和氧化剂电极及电解质组成。加速燃料电池电化学反应的催化剂是电催化剂。作为燃料电极的电催化剂有过渡金属和贵金属铂、钯、钌、镍等。作氧电极用的电催化剂有银、金、汞等。常用的燃料有氢气、甲醇、肼液氨、烃类和天然气。氧化剂一般用空气或纯氧气,也有用过氧化氢水溶液的。航天用的燃料电池大部分用氢或肼作燃料。
那么,电催化剂是怎样驱动燃料电池发电的呢?原来,由电催化剂和防水剂组成的燃料电极和氧电极形成负、正两极,负、正两极之间用电解质(碱溶液或酸溶液)隔开,燃料和氧化剂分别通入两个电极,在电催化剂的催化作用下,同电解质一道发生氧化—还原反应。反应中产生的电子由导线引出, 这样就产生电流。
因此,只要向电池的工作室不断输入燃料和氧化剂,燃料电池就能持续不断地供电。这是燃料电池和一般化学电池(如干电池、蓄电池)的主要差别。干电池和蓄电池的反应物质消耗完了,电池就报废了。