氫燃料電池原理圖解
氫氧燃料電池工作原理：将氢气送到電池的阳极板，通过催化剂的作用，氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子，其中氢离子通过电解质到达阴极板，而电子不能通过电解质，而只能通过外部电路形成电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。
氢燃料電池阴极板供给的氧可直接从空气中获得，因此仅需不断给阳极板供应氢气并及时把水带走，氢燃料電池就可以不断提供电能。相对于其他能源，氢燃料電池的发电过程无污染，能量转换效率更高，且其燃料氢气来源广泛，可再生。
氫氧燃料電池电极反应式：
正極：O2+ 4e–+4H+ = 2H20
負極：2H2-4e–+40H– = 4H20
總反應：2H2 + O2 = 2H20
（一）氢燃料電池组成:
为维持電池的正常运转，须持续供应氢和氧，及时排除反应产物（水）和废热。電池组由以下四部分组成：
1、氫氧供給分系統：航天器攜帶的氫和氧采用超臨界液態貯存，可縮小貯罐體積，解決失重條件下氣、液態的分離問題，但要求貯罐絕熱性能好、耐低溫、耐高壓（氧罐爲6兆帕、氫罐爲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。電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：電池组通过冷却剂（如乙二醇水溶液循环，将废热带到辐射器向外排放，以维持電池组正常工作的温度范围。
④自动控制分系统：包括電池组工作压力、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。当電池组出现故障时，自动切换到备份電池组供电。
（二）氢燃料電池的优点：
1、零汙染
燃料電池属于清洁能源的一部分，由于其反应过程就是无污染的水反应，反应过程不会产生污染物，其主要污染物来自于燃料，可能存在氮氧化物等污染。相对于普通火力发电的空气污染以及传统電池的重金属污染而言，燃料電池对环境的污染程度远远降低。而氢燃料電池，其燃料为纯净无污染的氢气，相对其他燃料而言，废气中也不存在污染物。可以说，氢燃料電池就是一个能真正实现零污染的环保能源。
2、高效的能量轉換效率
燃料電池的发电效率也处于较高水平。在各种发电方式中，传统火力发电效率在30%左右，远低于燃料電池平均的40%-60%效率。而在汽车领域的应用中，燃料電池的效率可达60%，也高于目前汽车普遍使用的内燃机效率。总体而言，燃料電池的能量转换效率在其类似替代能源中都处于较高水平。
3、易于獲得燃料
氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總質量的84%，宇宙質量的75%都是氫。氫分子在地球上不是以天然的氣體存在，大部分氫結合氧存在水中，可以說水資源在一定程度上代表了氫能的儲存量。
4、動態響應性好、供電穩定
燃料電池发电系统对负载变动的影响速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。
5、發電環境友好
发电时不会排放尘埃，二氧化硫，氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。并且氢氧電池按电化学原理工作，运动部件很少。因此工作时安静，噪音很低。
6、自動運行
氫氧燃料電池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合（如空间站和航天飞机）的电源。
7、采用模塊結構
氫氧燃料電池电站采用模块结构，由工厂生产各种模块，在电站的现场集成，安装，施工简单，可靠性高，并且模块容易更换，维修方便。
8、安全性高
氫氣分子量爲2，僅爲空氣的1/14，因此，氫氣泄漏于空氣中會自動逃離地面，不會形成聚集。而其他燃油燃氣均會聚集地面而構成易燃易爆危險。
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