1向燃料电池中不断的加入参加化学反应的物质。化学反应发生才能产生能量,要有原料。想法非常简单但是实现其步骤相当复杂。首先利用流场板结合多孔电极结构可以实现反应物输运。而对流场板的要求非常高,材料成分对材料特性限制非常严格,列如电的热的机械的和腐蚀的要求。
2电化反应。燃料电池的电流越大,所需要化学反应速度越快,但是迟钝的化学反应则导致较低的电流输出。毫无疑问我们要的是高电流,所以催化剂的重要性不言而喻。
3离子通过电解质传导,电子通过外电路传导。化学反应的反生伴随着电子离子的传导。为了保持电荷平衡,必须要电子离子移动起来去补充。
4反应产物从燃料电池中排出。燃料电池不仅仅产生电还有至少一种生成物。当然不同燃料电池排出不同的生成物。就是必须要将生成物排出使其不能阻止新的燃料反应。
1。2 燃料电池热力学
热力学是用来探讨能量及其转换的学科,对于燃料电池研究非常重要。固体氧化物电池也是燃料电池的一种,本论文阳极支撑式管式还是阴极支撑式管式也好属于固体氧化物电池,电池就是用来能量转换的,所以我们必须深入理解热力学。
(1) 热力学简要说明
热力学第一定律
d(E)univ = d(E)system + d(E)surroundings =0 (1-3)
能量的传递有两种方式:做功或传热,由此我们还可以热力学第一定律写成
EU=dQ-dW (1-4)
热力学第二定律
热力学第二定律的学习则要首先理解熵的概念,熵是表征系统混乱的尺度。对于一个独立系统:S=k lg Ω 其中 S代表熵,K是玻尔兹曼常数;根据我们所学我们很难精确测出系统的熵,系统的熵只能通过系统的熵变得出。 如果压强恒定可逆热传递有
通常就是我们所说系统吸热熵增。但是我们最熟悉的热力学第二定律的表达式
dSuniv>=0 (1-6)
学习与掌握了两个热力学定律,将其与化学反应结合起来,再去判别每个具体的化学反应在特定的条件下能否自发进行。
热力学势
热力学势是根据热力学定律给出的一些标准,例如内能。内能是熵和体积的函数
U=U(S V) (1-7)
吉步斯自由能G
G=U-TS+PV (1-8)
dG=-SdT+Vdp (1-9)
G是表示从体积可以忽略时开始,在定温下设定一个系统的能量,减去该过程中环境自动提供的能量。
燃料电池热力学研究与讨论时还会经常用到可逆的概念。很简单可逆意味着平衡,一般我们认为看热力学可逆过程是指当该过程驱动力有一个无穷小的反转时,过程就开始反向进行,此时的系统认为总是处于平衡状态。E代表可逆的燃料电池的电压,V代表不可逆的电压。