氫氧燃料電池的電極反應怎樣自發進行?
作者:訪客發布時間:2021-07-15分類:催化劑及助劑瀏覽:194
氫氧在熱力學上是可以自發反應的,只是因為活化能較高才不能直接反應。燃料電池中陰極、陽極都有催化劑,降低了氫氧反應的活化能,使反應可自發進行。
耗時10年補貼2000億,鋰電池唱罷,輪到燃料電池登場了嗎?
氫能源的本質就是電動車,氫是用來發電的,不是用來燒的,由于氫燃料反應堆不支持大功率放電,只能由儲氫瓶和反應堆組成發電機給鋰電池充電,由鋰電池給電機供電驅動車輛行駛。
氫燃料反應堆俗稱燃料電池,它只是一個電能轉化裝置。普遍使用的質子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell)在原理上相當于水電解的“逆”裝置。其單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成,陽極為氫燃料發生氧化的場所,陰極為氧化劑還原的場所,兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑,質子交換膜作為傳遞H+的介質,只允許H+通過,而H2失去的電子則從導線通過。工作時相當于一直流電源,陽極即電源負極,陰極即電源正極。
單個堆的功率在8-30千瓦 轎車上使用的燃料電池循環壽命為5000次,轉換效率大約50%。反應堆價格昂貴,一個堆的價格是4000歐元/千瓦時,折合人民幣就是3萬多(國產的大概是1.5萬),是鋰電池的十倍以上!
催化劑需要用到貴金屬鉑(俗稱白金),目前新一代催化劑鉑用量也需要0.2g/kw。平均每輛車20克以上,而世界72%的鉑資源掌握在日本人手里。
如果裝在車上,還需要攜帶氫燃料的,目前儲氫技術多種多樣,但最經濟還是鋼瓶壓縮但存在氫泄露、氫脆的問題,目前最先進的日本使用的是700個大氣壓的纖維纏繞儲氫瓶。
氣體的壓縮是一個比較耗費能量的過程,越快越耗能。
即使燃料電池技術能夠做得完善、廉價,氫氣的生產、運輸和儲存都會是一個比電動車充電煩惱得多得問題。
水電解制氫氣費用高昂,在石油價格200美元之前,氫燃料電池車的經濟性都不會低于天然氣車。氫燃料車,源自幾個無核國家,為了獲得類核潛艇(長電動續航)的副產品。豐田的氫燃料電池技術,是豐田為蒼龍級潛艇開發的副產品。
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