一,碱性燃料电池
简介
碱性燃料电池(AFC)是第一个燃料电池技术的发展,最初由美国航空航天局的太空计划,同时生产电力和碱性燃料电池
水的航天器上。AFCS继续使用NASA航天飞机上的整个程序中,除了数量有限的商业应用。 [1]
AFCS使用如氢氧化钾在水中的碱性电解液,一般燃用纯氢气。第一个在100ºC和250ºC,但典型的工作温度下运行的自动飞行控制系统,大约有70ºC。作为一个结果,在低的操作温度,它是没有必要采用一种在系统中的铂催化剂,而是可以使用各种非贵金属作为催化剂,以加快反应,在阳极和阴极发生。镍是最常用的催化剂在AFC单元。
由于这些细胞的化学反应发生率比较高的燃料,电力的转换效率,在某些应用中高达60%。[1]
原理
使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质,且电化学反应也与羟基(-OH)从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量,然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。
负极反应:2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-
正极反应:O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此,它们的启动也很快,但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍,在汽车中使用显得相当笨拙。不过,它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池,因此可用于小型的固定发电装置。如同质子交换膜燃料电池一样,碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外,其原料不能含有二氧化碳,因为二氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾,降低电池的性能。
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