图1-1 氢氧燃料电池理解图

1。2。1 燃料电池中的化学反应

如图1-2所示，为氢氧燃料电池的原理图，式（1-1）、（1-2）为氢氧燃料电池在两极发生的两个半化学反应。左右各有一个铂电极，左边作为阳极通入的是氢气失去电子发生氧化反应，一个氢气分子失去两个电子而成为两个带正电荷的氢离子。而右边通入的是氧气得到电子发生还原反应，一个氧气分子与阳极产生的四个氢离子和四个电子结合生成水，氢离子通过容器里的硫酸溶液从阳极流到阴极[5]，那么我们怎么得到我们想要的让电子定向移动的结果呢？这就要通过电解质来实现了，上文中说的硫酸溶液是一种只允许离子通过而不允许电子通过的一种电解质，氧气得到的电子就会通过上方连接两根铂电极的导线来进行传递，这样就实现了让电子定向流动这一目的。在电工学上讲电子的定向移动就形成了电流，这样导线上所连接的电灯泡在有电流通过的情况下就自然亮了起来,证明这个燃料电池正在发电，原理上讲我们希望它能产生更多的更密集的电子，这样就能获得更多的电量。

图1-2 氢氧燃料电池原理图

上述的式(1-1)和式(1-2)为两个分开的化学反应，分别发生在两个不同的电极，结合氢氧燃料电池的原理图可以总结如下，如果想能使燃料电池正常的发电工作，那么燃料电池必须具备下面的三个条件[5]：

（1）发生两个化学反应的场所必须要分开，也就是阳极和阴极必须要独立发生化学反应。

（2）两个电极之间必须有合适的电解质存在，原因是阳极反应的生成物离子体必须要经过电解质到达阴极参加阴极的化学反应，电解质应该为纯导离子体，而非导电子。

（3）阴极和阳极之间必须存在纯导电子体，即两个电极之间必须要有导线，因为燃料电池的目的就是产生电子，收集电流。必须让阳极反应产生的电子通过导线向阴极流动形成电流。

1。2。2 燃料电池的优缺点

燃料电池就像是一个机器，只要我们给它提供原材料，它就能一直发电，同时原材料的取材基本上也是取之不尽，用之不竭的，从它的工作原理以及工作形式上看，它的优点很明显。主要优点为：

（1）燃料电池转化效率高。因为燃料电池是通过化学反应利用电化学原理直接将化学能转化为电能，省去了中间转化为机械能后再转化为电能的步骤[6]，能量转化效率为50％，若考虑进去余热利用，其综合转化效率将达到80％。文献综述

（2）燃料电池是化学反应过程，机械部件很少，在工作过程中声音小，可靠性大，寿命长[7]。同时反应的生成排出物主要是水蒸气等清洁气体，不污染环境，是一种清洁的发电方式，这一点是其他发电方式没有的优点[8]。

（3）其反应物来源非常广泛，可以是酒精，可以是天然气，甚至是木材，可以凭借不同地域的不同物质拥有现状来进行选材[9]，能有效的缓解能源紧张。

（4）燃料电池的功率范围广，可以从单位瓦数到兆瓦级，也就是说它既可以制作成供一台电脑运行所需瓦数的电，也可以制成供应一个工厂正常运行所需要的瓦数的电，可以对其进行灵活运用。

（5）燃料电池相当于一个组合体，容易组装和运行，体积小能够做到快速的补充电能，即及时的添加燃料。

上述的燃料电池的五个优点已经非常的值得人们心动，按道理所应该早就已经普及了，但是事实上并非如此，因为在有着极大的优点的同时也存在着严重的缺点。在目前的发展来看，燃料电池所存在的主要问题有如下几点：