燃料电池结构组成和工作原理是什么?

燃料电池结构组成并不是很难，主要由电极、电解质隔膜、集电器三大类组成，其他这里也不用多说了，大家都相对了解点。另外，燃料电池的工作原理我在以下内容中也会提到，它主要是将燃料具备化学能直接转换成电能的一种过程，下面我们具体来看。

燃料电池结构组成：

燃料电池主要由燃料、氧化剂，电极和电解质组成。它使用的燃料种类繁多，如天然气、石油、甲醇、液氨、肼、碳氢化合物、氢气等。

这种电池可以根据需要设计不同的容量，主要取决于“单片电池”的数量。单体电池由正极(与空气板相连)、负极(与燃料板相连)、电解液容器和上下绝缘隔板组成。根据需要，单节电池串联即可获得所需的电压和功率。

1.电极

燃料电池的电极是燃料发生氧化反应和氧化剂发生还原反应的电化学反应场所。其性能的关键在于催化剂、电极材料和电极制造工艺的性能。

2.电解质隔膜

电解质膜的主要功能是将氧化剂从还原剂中分离出来并传导离子，因此电解质膜越薄越好，但也应考虑强度。就目前的技术而言，其一般厚度在几十毫米到几百毫米左右;至于材料，目前主要有两个发展方向。

首先是用石棉膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂膜等绝缘材料制作多孔隔膜，然后将其浸入熔融的锂-碳酸钾、氢氧化钾、磷酸中，使其粘附在隔膜的孔隙中;另一种是使用全氟磺酸树脂(如PEMFC)和YSZ(如SOFC)。

3.集电器

集流体又称双极板，具有收集电流、分离氧化剂和还原剂、引导反应气体等功能。集流体的性能主要取决于其材料特性、流场设计和加工工艺。

燃料电池由燃料(如氢气、甲烷等)组成。)，氧化剂(如氧气和空气等。)，电极和电解质。

燃料电池的工作原理：

燃料电池是一种能量转换装置，它根据电化学原理，即原电池的工作原理，将储存在燃料和氧化剂中的化学能等温转换为电能，因此实际过程是氧化还原反应。

燃料电池主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气体和氧化气体分别从燃料电池的阳极和阴极引入。燃料气体在阳极上发射电子，电子通过外部电路传导到阴极，并与氧化气体结合产生离子。

在电场的作用下，离子通过电解质迁移到阳极，与燃料气体、构成回路反应并产生电流。同时，由于自身的电化学反应和电池的内阻，燃料电池也会产生一定的热量。

电池的阴极和阳极不仅传导电子，还充当氧化还原反应的催化剂。当燃料是碳氢化合物时，阳极需要更高的催化活性。阴极和阳极通常是多孔的，这便于反应气体的引入和产物的排出。电解质可以转移离子，分离燃料气体和氧化气体。为了防止两种气体混合导致电池短路，电解液通常具有致密的结构。

燃料电池的原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。它的单体电池由正负电极(负电极即燃料电极，正电极即氧化剂电极)和电解质组成。不同的是，一般电池的活性物质都储存在电池内部，从而限制了电池容量。

然而，燃料电池的正电极和负电极不包含活性物质，而仅仅是催化转化元件。因此，燃料电池是真正将化学能转化为电能的能量转换机器。

当电池工作时，燃料和氧化剂从外部供给进行反应。原则上，只要不断输入反应物，不断去除反应产物，燃料电池就能持续发电。

当燃料电池使用天然气等富氢气体作为燃料时，二氧化碳的排放比热机过程减少了40%以上，这对缓解全球温室效应非常重要。

此外，由于燃料电池的燃料气体在反应前必须脱硫，根据电化学原理发电，没有高温燃烧过程，因此几乎没有氮氧化物和硫氧化物排放，减少了空气污染。