氫燃料電池原理

氫燃料電池是以氫氣和氧氣（空氣）為反應(yīng)氣體，利用質(zhì)子交換膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)氫氣的氧化和氧氣的還原，從而產(chǎn)生電

壓和反應(yīng)生成的水。

　　1.1 在電池的一端, 氫氣通過導(dǎo)氣板到達(dá)陽(yáng)極，在催化劑的作用下，發(fā)生如下陽(yáng)極反應(yīng)：

　　 （1）

　　反應(yīng)生成物中，氫離子（質(zhì)子） 穿過陽(yáng)極和陰極之間的固體電解質(zhì)膜到達(dá)陰極，電子通過外電路也到達(dá)陰極。

　　1.2 在電池的另一端，氧氣通過導(dǎo)氣板到達(dá)陰極，在催化劑的作用下，發(fā)生如下陰極反應(yīng)：

　　 （2）

　　1.3 總的化學(xué)反應(yīng)如下：

　　 （3）

　　連續(xù)不斷地向電池輸送氫氣和氧氣，電子就會(huì)在外電路連續(xù)運(yùn)動(dòng)形成電流，從而可以向負(fù)載輸出電能。

　　2. 車用氫燃料電池電堆安全性分析

　　如圖2所示，1、3為端板，2、6為密封墊片，3、5為電流收集片，4為質(zhì)子交換膜組件。此圖是單片電堆，實(shí)際車用

的電堆少則幾十片，多則上百片。

　　影響氫燃料電池電堆安全性的因素主要有以下幾個(gè)方面：

　　2.1 電安全性：轎車用單個(gè)電堆工作時(shí)輸出電壓zui高可達(dá)150V，多個(gè)電堆串聯(lián)后電壓更高。如此之高的輸出電壓對(duì)

車內(nèi)乘客的安全造成威脅，這就對(duì)電堆的絕緣強(qiáng)度和介電強(qiáng)度提出了要求。在這個(gè)方面，電堆的安全性和電動(dòng)汽車、混

合動(dòng)力汽車用動(dòng)力蓄電池的安全性有著共通之處，例如對(duì)絕緣等級(jí)、介電強(qiáng)度、高壓防護(hù)等方面的要求。

　　2.2 氫氣安全性：氫燃料電池電堆工作時(shí)需要通入大量的氫氣。*，氫氣是可燃易爆氣體，其爆炸濃度限值

范圍甚廣，見表1。