Was für ein Material ist die Elektrode der Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist eine Energieerzeugungsvorrichtung, die in einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel vorhandene chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Brennstoff und Luft werden getrennt in die Brennstoffzelle eingespeist und der Strom wird wunderbar erzeugt. Es sieht aus wie eine positive und negative Elektrode und ein Elektrolyt, wie eine Batterie, aber tatsächlich kann es keinen "Strom speichern", sondern ein "Kraftwerk".

Die Elektrode der Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Reaktionsstelle, an der die Oxidationsreaktion zwischen dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel verringert wird. Die Leistung der Brennstoffzelle ist die Leistung des Katalysators, des Materials der Elektrode und des Prozesses der Elektrode.

Häufig verwendete Brennstoffzellenelektroden sind:

1.        Sauerstoff-Brennstoffzelle:

Die Sauerstoff-Brennstoffzelle besteht im Allgemeinen aus inertem Metall Platin (Pt) oder Graphit als Elektrodenmaterial, die negative Elektrode wird in H 2 geleitet und die positive Elektrode wird in O 2 eingeführt.

Die Gesamtantwort lautet: 2H2 + O2 === 2H2O

2 Methanol-Brennstoffzelle:

Eine Methanol-Brennstoffzelle verwendet Platin als bipolare Elektrode und ein Alkali oder eine Säure als Elektrolyt:

1. Alkalischer Elektrolyt (zum Beispiel KOH-Lösung)

Gesamtreaktionsformel: 2CH4O + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O

2. Säureelektrolyt (H2SO4-Lösung als Beispiel)

Gesamtreaktion: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

3 Methan-Brennstoffzelle:

Die Methanbrennstoffzelle hat zwei Pole aus poröser Nickelplatte, die Elektrolytlösung ist KOH und das erzeugte CO2 reagiert auch mit KOH unter Bildung von K2CO3, so dass die Gesamtreaktion lautet: CH4

+ 2KOH + 2O2 === K2CO3 +

3H2O.

4 Aluminium - Luft - Meerwasser - Batterie:

Chinas erste neue Art von Meerwasser-Beschilderungslampe, die Aluminium-Luft-Meerwasser-Batterien als Energiequelle verwendet, verwendet Meerwasser als Elektrolyt, und der Luftsauerstoff bewirkt, dass das Aluminium kontinuierlich oxidiert wird, um Elektrizität zu erzeugen. Setzen Sie das Licht einfach für ein paar Minuten ins Meer, es wird ein blendend weißes Licht erzeugen. Das negative Elektrodenmaterial des Netzteils ist: Aluminium; Das positive Elektrodenmaterial der Stromversorgung ist: ein elektrisch leitendes inertes Material wie Graphit oder Platinnetz.

Die Gesamtreaktionsformel lautet: 4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al (OH) 3

Die Elektrodenanforderungen der Brennstoffzelle können bei der Arbeit nicht verbraucht werden und werden verbraucht. Es muss ziemlich aktiv sein, dh eine katalytische Wirkung haben, die Reaktionsbedingungen verringern, die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Reaktion reibungslos durchführen. Natürlich ist die Graphitelektrode die billigste. Es kann jedoch eine Reaktion sein, die die Durchführung von Graphit schwierig macht, die jedoch problemlos mit anderen Elektroden (wie Platin) durchgeführt werden kann. Dies ist einer der Gründe, warum viele theoretisch realisierbare Brennstoffzellen tatsächlich nicht einfach zu implementieren sind.

Eine Brennstoffzelle ist ein chemisches Gerät, das die chemische Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie umwandelt, die auch als elektrochemischer Generator bezeichnet wird. Es ist die Technologie der vierten Generation nach der Erzeugung von Wasserkraft, Wärme und Atomkraft. Da die Brennstoffzelle den Gibbs-Teil der freien Energie der chemischen Energie des Brennstoffs durch elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umwandelt, ist er nicht durch den Carnot-Zykluseffekt begrenzt, so dass der Wirkungsgrad hoch ist; Darüber hinaus verwendet die Brennstoffzelle Brennstoff und Sauerstoff gleichzeitig nicht mechanisch. Getriebeteile, so dass kein Geräuschmaterial vorhanden ist und nur sehr wenige schädliche Gase freigesetzt werden; Lärmbelästigung. Es ist ersichtlich, dass Brennstoffzellen aus Sicht der Energieeinsparung und des Umweltschutzes die vielversprechendste Energieerzeugungstechnologie sind.

Als Stromerzeugungsvorrichtung, die durch eine elektrochemische Reaktion die chemische Energie eines Brennstoffs und eines Oxidationsmittels direkt in elektrische Energie umwandelt, können Brennstoffzellen theoretisch mit einem thermischen Wirkungsgrad von nahezu 100% arbeiten und sind äußerst wirtschaftlich. Gegenwärtig berücksichtigen verschiedene Brennstoffzellen im tatsächlichen Betrieb aufgrund verschiedener technischer Faktoren den Energieverbrauch des gesamten Vorrichtungssystems, und der Gesamtumwandlungswirkungsgrad liegt im Bereich von 45% bis 60%, beispielsweise kann die Wärmenutzung sein mehr als 80%. Darüber hinaus enthält die Brennstoffzellenvorrichtung keine oder nur wenige bewegliche Teile, ist zuverlässig, wartungsärmer und leiser als herkömmliche Generatorsätze. Darüber hinaus ist die elektrochemische Reaktion sauber, vollständig und erzeugt selten schädliche Substanzen. All dies macht Brennstoffzellen zu einem vielversprechenden Energiekraftwerk. [2]

Die Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Energieerzeugungsvorrichtung. Das isotherme elektrochemische Verfahren wandelt chemische Energie direkt in elektrische Energie um, ohne den Wärmekraftmaschinenprozess zu durchlaufen, und ist nicht durch den Carnot-Zyklus beschränkt. Daher ist die Energieumwandlungseffizienz hoch und es gibt keinen Lärm und keine Verschmutzung wird zu einem idealen Weg, um Energie zu nutzen. Gleichzeitig hat die kommerzielle Anwendung von Brennstoffzellen mit der kontinuierlichen Reife der Brennstoffzellentechnologie und der Bereitstellung ausreichender Erdgasquellen im West-Ost-Gaspipeline-Projekt breite Entwicklungsperspektiven. [3]

Die Brennstoffzelle ist eine Energieumwandlungsvorrichtung. Es basiert auf dem elektrochemischen Prinzip, dh dem Arbeitsprinzip der Primärbatterie. Die im Kraftstoff und im Oxidationsmittel gespeicherte chemische Energie wird isotherm in elektrische Energie umgewandelt, und der eigentliche Prozess ist eine Redoxreaktion. Die Brennstoffzelle besteht hauptsächlich aus vier Teilen, nämlich einer Anode, einer Kathode, einem Elektrolyten und einem externen Stromkreis. Das Brenngas und das oxidierende Gas werden jeweils von der Anode und der Kathode der Brennstoffzelle eingeleitet. Das Brenngas emittiert Elektronen an der Anode, und die Elektronen werden durch einen externen Stromkreis zur Kathode geleitet und mit dem oxidierenden Gas kombiniert, um Ionen zu erzeugen. Unter Einwirkung eines elektrischen Feldes wandern die Ionen durch den Elektrolyten zur Anode, reagieren mit dem Brenngas, bilden eine Schleife und erzeugen elektrischen Strom. Gleichzeitig erzeugt die Brennstoffzelle aufgrund ihrer eigenen elektrochemischen Reaktion und des Innenwiderstands der Batterie eine bestimmte Wärmemenge. Die Kathoden der Batterie wirken neben leitenden Elektronen auch als Katalysator für die Redoxreaktion. Wenn der Brennstoff ein Kohlenwasserstoff ist, muss die Anode eine höhere katalytische Aktivität aufweisen. Die Anoden und Kathoden sind üblicherweise porös, um den Durchgang von Reaktionsgasen und die Produktentladung zu erleichtern. Der Elektrolyt dient dazu, Ionen zu übertragen und das Brenngas und das oxidierende Gas zu trennen. Um das Mischen der beiden Gase zu blockieren, wird der interne Kurzschluss der Batterie verursacht, und der Elektrolyt ist normalerweise eine dichte Struktur.

Das Prinzip einer Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung mit der gleichen Zusammensetzung wie eine allgemeine Batterie. Die Einheitszelle besteht aus zwei positiven und negativen Elektroden (der negativen Elektrode, dh der Brennstoffelektrode und der positiven Elektrode, dh der Oxidationselektrode) und dem Elektrolyten. Der Unterschied besteht darin, dass das aktive Material der allgemeinen Batterie in der Batterie gespeichert ist, wodurch die Batteriekapazität begrenzt wird. Die positiven und negativen Elektroden der Brennstoffzelle enthalten nicht das aktive Material, sondern nur ein Katalysatorelement. Daher sind Brennstoffzellen echte Energieumwandlungsmaschinen, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Wenn die Batterie in Betrieb ist, werden Kraftstoff und Oxidationsmittel von außen zugeführt, um zu reagieren. Grundsätzlich kann die Brennstoffzelle kontinuierlich Strom erzeugen, solange die Reaktanten kontinuierlich eingegeben und die Reaktionsprodukte kontinuierlich eliminiert werden. Hier wird eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle als Beispiel genommen, um eine Brennstoffzelle zu veranschaulichen.

Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen-Reaktionsprinzip Diese Reaktion ist der umgekehrte Prozess der Elektrolyse von Wasser. Die Elektrode sollte: negativ sein: H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-

Positive Elektrode: 1 / 2O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Batteriereaktion: H2 + 1 / 2O2 == H2O

Außerdem funktioniert nur noch der Brennstoffzellenkörper,

Die Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle

Es muss ein entsprechender Satz von Hilfssystemen vorhanden sein, einschließlich Reagenzienversorgungssystemen, Wärmeabfuhrsystemen, Entwässerungssystemen, elektrischen Leistungskontrollsystemen und Sicherheitsvorrichtungen.

Die Brennstoffzelle besteht im allgemeinen aus einer Elektrolytplatte, die einen Ionenleiter und eine Brennstoffelektrode (Anode) und eine Luftelektrode (Kathode) bildet, die auf beiden Seiten davon angeordnet sind, und einem Gasströmungsweg auf beiden Seiten, und der Gasströmungsweg funktioniert nach machen das Brenngas und die Luft (Oxidationsmittel) Gas) kann durch den Strömungsweg passieren.

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