围炉夜话之氢燃料电池原理篇|

围炉夜话之氢燃料电池原理篇

大家好，我是你们的课代表，

昨晚给大家介绍了氢能源的发展背景，今天就接着讲解氢燃料电池基本原理，带你领略它的基本构成以及工作原理，领略它的非凡魅力

氢燃料电池的种类比较繁多，按照电解质的种类分类，燃料电池大致可以分为五类，以碱性物质作为电解质的碱性燃料电池（AFC），以及采用极薄的塑料薄膜作为电解质的质子交换膜燃料电池（PEMFC），采用高温下的磷酸作为电解质的磷酸燃料电池（PAFC，工作温度可达200°C），熔融碳酸燃料电池（MCFC，工作温度可达650°C），以及采用固体氧化物为电解质的固体氧化物燃料电池（SOFC，工作温度可达1000°C）。

质子交换膜燃料电池的基本结构

质子交换膜燃料电池的工作温度很低，一般是在80°C左右，其结构如下图所示，基本组成部分主要是三大块，分别是膜电极组件（MEA），阳极，和阴极。MEA是整个单电池的核心部件，由质子交换膜以及覆盖在膜两端的催化层

（CL）组成，有的还包括阴阳极两端的碳纸（GDL），碳纸包括气体扩散层（GDL）和微孔层（MPL）；阳极部分主要包括阳极端板，阳极集流板；阴极部分主要包括阴极端板，阴极集流板。若干个单电池可以堆叠起来形成大功率的电堆，满足不同场合需求。

质子交换膜燃料电池的基本原理

质子交换膜燃料电池的产物是水，催化层活性区域发生电化学反应产生电流，如下图所示，氢气和氧气分别通入阳极和阴极流道内，气体分别经过气体扩散层（GDL）到达催化层，发生电化学反应。

阳极电化学反应：氢气由流道内经由扩散层达到催化层表面，发生电化学反应，氢气失去电子变成氢离子

阴极电化学反应：从阳极传输过来的H+与从阳极传输到阴极的电子加上氧气在阴极催化层上发生氧还原反应

MEA是单电池最核心的部件，它决定着电池性能的好坏。质子交换膜的主要作用是阻隔阴阳两极之间气体扩散，防止阳极的氢气和阴极的氧气混合后发生燃烧、爆炸，而且可以选择性离子传递，仅能让质子通过，而使电子传递受阻，电子被迫通过外电路流动形成电流。催化层是电化学反应发生的区域，主要是由碳载铂和高聚物组成。

今天就讲到这，欢迎大家随时提问，我会带你们慢慢了解氢能源行业的一切

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