氢氧燃料电池的优缺点

　　燃料电池是类新型化学电池。氢气、氧气、甲烷等都可以成为它的原料。它具有能量转化率高、无污染、节约金属资源等优点，具有巨大的应用价值。但是，由于这类电池必须用特殊的催化剂，而该类催化剂现在制造困难，价格昂贵，所以，这类电池还不能普及，仅能应用于人造卫星、太空站等高科技领域。我们运用已学过的原电池、电解池知识，在学校科技活动中，制作了可用于演示的所氢氧燃料电池，效果很好。

　　主要特点

　　1、产物是水，清洁环保;

　　2、容易持续通氢气和氧气，产生持续电流;

　　3、能量转换率较高，超过80%（普通燃烧能量转换率30%多）;

　　4、可以组合为燃料电池发电站，排放废弃物少，噪音低，绿色发电站。

　　氢氧燃料电池的优点

　　1、清洁环保，产物是水。

　　2、容易持续通氢气和氧气，产生持续电流。

　　3、能量转换率较高，超过80%（普通燃烧能量转换率30%多）。

　　4、可以组合为燃料电池发电站，排放废弃物少，噪音低，绿色发电站。

　　氢氧燃料电池的缺点

　　是输出电压较低，要持续不断供给反应物，排除生成物，附属设备较多，不容易应用于便携式电子产品。

　　

　　组成结构

　　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应并输出电能。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0.8～0.97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。

　　为维持电池的正常运转，须持续供应氢和氧，及时排除反应产物（水）和废热。电池组由以下几部分组成：

　　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、液态的分离问题，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3～3.5兆帕）。

　　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分离；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、安全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。

　　如何制作简易的氢氧燃料电池

　　1、制作原理

　　用多孔碳棒作燃料电池的正、负极，30%的氢氧化钾溶液作电解质溶液。负极吸附氢气，正极吸附氧气。氢氧燃料电池工作时，负极上的氢放出电子，发生氧化反应，正极上的氧得到电子，发生还原反应。

　　负极 2H2 + 4OH－－ 4e === 4H2O

　　正极 O2 + 2H2O + 4e === 4OH－

　　总反应 2H2 + O2 === 2H2O

　　2、制作过程

　　1）多孔碳棒的加工。将石墨碳棒放到酒精喷灯上加热除去其中的胶质，并淬火3～4次，即形成多孔碳棒，也就是多孔碳电极。

　　2）把多孔碳电极、U形管、分液漏斗、橡皮塞按下图所示组装；再通过分液漏斗向U形管中注满氢氧化钾溶液，密闭。

　　3）氢气、氧气的制备

　　调节低压电源的电压到6伏，并把其正、负极分别与上图装置中的两个碳电极相连接；接通电源，电解氢氧化钾溶液制取氢气、氧气，且制得的氢气与氧气的体积比为2︰1。去掉电源，下图所示装置就成为一只氢氧燃料电池。