燃料電池電堆是燃料電池系統(tǒng)的核心,在能源轉換領域具有關鍵作用。以下是其詳細介紹:
結構組成:通常由多個單電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式組合而成。單電池又包含電極、電解質、膜電極組件等關鍵部分。電極分為陽極和陰極,陽極是燃料發(fā)生氧化反應的場所,陰極則是氧化劑發(fā)生還原反應的地方。電解質位于陰陽極之間,用于傳導離子。膜電極組件是電堆的核心部件,它將陽極、陰極和電解質集成在一起,實現電化學反應的高效進行。
工作原理:以氫氣和氧氣為例,在陽極,氫氣在催化劑作用下分解為氫離子和電子,電子通過外電路流向陰極,形成電流,氫離子則通過電解質到達陰極。在陰極,氧氣與氫離子、電子結合生成水。這個過程中,化學能直接轉化為電能,同時產生水和少量熱量,不涉及燃燒過程,因此具有較高的能量轉換效率和較低的污染物排放。
類型特點:常見的燃料電池電堆有質子交換膜燃料電池電堆,其具有工作溫度低、啟動速度快、功率密度高等優(yōu)點,常用于汽車、便攜式電子設備等領域;固體氧化物燃料電池電堆工作溫度較高,能使用多種燃料,效率高,但啟動時間較長,主要應用于分布式發(fā)電等領域。
應用領域:在汽車領域,能為車輛提供高效、清潔的動力,減少尾氣污染;在分布式發(fā)電領域,可用于家庭、商業(yè)和工業(yè)場所,實現能源的自給自足;在航空航天領域,也展現出了良好的應用前景,為飛行器提供可靠的動力和電力供應。