MaterialsStudio二维硫化钼边活性研究(4)
1。3 燃料电池概述
我们对燃料电池的定义是：（1）发电装置；（2）化学能变电能[6]。它作为一种电化学装置，以其高效，清洁等特别突出特性愈加受到人们的青睐[6]。其主要由电化学反应手段将输入的化学能进行电能的转换。因无燃烧过程，致使其能量转换效率与热机效率无关。就我们目前所掌握的理论技术来讲，这种方式比起别人任何一种方式来看，有着别的无法比拟的清洁特性。目前在高端的航天，潜艇领域乃至日常的公共汽车甚至和我们的家庭生活电源及日常所需的充电设备等各个所能参与的领域都得到了极大的利用。国内外对新能源的理论支撑、开发以及进一步的探索投入了越来越多的人力、物力。所以，尽管当前也许仍然有这样那样的问题，但终将克服。
1。3。1 燃料电池概念
燃料电池（Fuel Cell）作为一种清洁的发电装置，可以源源不断的将别的能源转为电能。打个比方，我们将燃料电池看作“工厂”，燃料源源不断的从外界输送进入，它的产物电能作为产品输出，就像一个开足马力工作的工厂一样，燃料只要不停的供给，电能就会不断的作为产品产生[7]。
图1-1 氢-氧燃料电池基本概念
1。3。2 燃料电池原理
图1-2 燃料电池基本原理图
燃料电池，其本质上是我们常见的电化学装置的一种，在组成上，与市面上的普通电池一样。由正负两个电极和电解质组成，负极通燃料，正极存氧化剂。由于普通的电池内部存放用于供电的活性物质，导致其容量有限。与此不同的是，燃料电池本身无活性物质，仅仅起催化转换的作用，是个能量转换器。电池工作时，外部输入参与反应所需的燃料、氧化剂。燃料电池在外部输入能源不断的情况下能连续地发电[8]。
燃料电池至少包括俩个电极，并且由电解质隔开：
燃料电池的一个很简单反应原理：
燃料极： （1-1）
空气极： （1-2）
全体： （1-3）
将1-1与1-2两个反应利用电解质在空间上隔离开来，式1-1中在阳极氢气分离出质子（H+）和电子，质子通过电解质流动，电子由导线流向阴极，到达阴极后，电子和质子以及通入的氧气结合还原生成水（1-2），流经导线中产生电流，燃料电池就将化学能转化为电能。论文网
图1-2的装置中放置稀硫酸的目的是，分开氧化物与还原物，又因为稀硫酸只允许离子通过，不允许电子通过的特性，这一特性与电解质的作用相当。电子从阳极经外电路流到阴极，构成电流产生电路。
1。3。3 燃料电池的优点与不足
1。燃料电池不通过任何别的媒介进行化学能与电能的转化，效率很高；
2。燃料电池可以是理想的固态结构，提高系统可靠性；
3。污染物以及颗粒排放量变为零；
4。燃料电池可以在功率和容量之间随意的进行缩放；
5。与普通电池比较来看，燃料电池的明显优势是能量密度潜力比之普通电池高出很多，同时充电速度快上几十倍。
6。以Pt为主的贵金属催化剂的原料储量稀少，导致燃料电池的价格非常高；
7。燃料电池单位体积产生的功率限制严重；
8。温度兼容性限制严格，对环境毒性敏感以及启停循环耐久性差[7]。
1。3。4 燃料电池分类
从第一种燃料电池的出现到如今的逐步实用化，我们利用不同的材料对燃料电池进行了多种组成配置，发展处多种多样的种类。他们各自有自己的优越性与不足处。当下我们按照电解质材料的不同分为了五大类,分别为固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸盐燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)，分别用于不同的领域。