碱性燃料电池

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碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)是一种燃料电池,由英国发明家法兰西斯·汤玛士·培根(Francis Thomas Bacon)所发明,以为电极,并使用氢氧化钾为电解质,操作温度约为摄氏100~250度(最新的碱性燃料电池操作温度约为摄氏23~70度)。NASA早在1960年时便开始将它运用在航天飞机的发射及人工卫星上,包括著名的阿波罗计划也使用这种燃料电池。AFC的电能转换效率为所有燃料电池中最高的,最高可达70%。

图解碱性氢氧电池 1: 氢气流入 2:产生电子及水 3:电子经由外电路流回阴极 4:氧气流入与水及电子反应形成氢氧根离子 5:阴极 6:电解质 7:阳极 8:水蒸气由出口排出 9:氢氧根离子流回阳极

原理[编辑]

这种燃料电池通过之间的氧化还原反应生产电力。氢氧燃料电池有两个燃料入口,氢及氧各由一个入口进入电池,中间则有一组多孔性石墨电极,电解质则位于碳阴极及碳阳极中央。氢气经由多孔性碳阳极进入电极中央的氢氧化钾电解质,在接触后进行氧化,产生水及电子。

电子经由外电路提供电力并流回阴极,并在阴极与氧及水接触后反应形成氢氧根离子

最后水蒸汽及热能由出口离开,氢氧根离子经由氢氧化钾电解质流回阳极,完成整个电路

优缺点[编辑]

由于碱性燃料电池是以氢氧化钾作为电解质,因此若由进气口中进入电池的气体中含有二氧化碳,氢氧化钾会与二氧化碳反应形成碳酸钾,碳酸钾则会堵住碳电极上的孔,氢气或氧气无法与电解质接触,会严重影响发电效率。

这种电池的优点则是电能转换效率十分的高,且其银或镍触媒较其他电池便宜,因此具有一定的商业前景。

参看[编辑]

参考文献[编辑]

延伸阅读[编辑]

  • (中文)观念化学中文版p.134页 by John Suchocki 蔡信行 译
  • (英文)General Chemistry by Raymond Chang