1樓:答樂助包
有的,就是溫差發電,seebeck效應。但是用於發電技術現在不成熟,現在只用來進行溫度測量,就是熱電偶。關於溫差發電 2023年,德國人seebeck發現,在兩種不同金屬(銻與銅)構成的迴路中,如果兩個接頭處存在溫度差,其周圍就會出現磁場,又通過進一步實驗發現迴路中存在電動勢。
這一效應的發現,為測溫熱電偶、溫差發電和溫差電感測器的製作奠定了基礎。 熱電轉換材料直接將熱能轉化為電能,是一種全固態能量轉換方式,無需化學反應或流體介質,因而在發電過程中具有無噪音、無磨損、無介質洩漏、體積小、重量輕、移動方便、使用壽命長等優點,在軍用電池、遠端空間探測器、遠距離通訊與導航、微電子等特殊應用領域具有「無可替代」的地位。在21世紀全球環境和能源條件惡化、燃料電池又難以進入實際應用的情況下,溫差電技術更成為引人注目的研究方向。
溫差發電的工作原理:將兩種不同型別的熱電轉換材料n和p的一端結合並將其置於高溫狀態,另一端開路並給以低溫時,由於高溫端的熱激發作用較強,空穴和電子濃度也比低溫端高,在這種載流子濃度梯度的驅動下,空穴和電子向低溫端擴散,從而在低溫開路端形成電勢差;如果將許多對p型和n型熱電轉換材料連線起來組成模組,就可得到足夠高的電壓,形成一個溫差發電機。
2樓:新能源電池網
燃料電池其原理是一種電化學裝置,其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部,因此,限制了電池容量。
而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質,只是個催化轉換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時,燃料和氧化劑由外部供給,進行反應。
原則上只要反應物不斷輸入,反應產物不斷排除,燃料電池就能連續地發電。這裡以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池
(福建亞南集團為清潔能源解決方案**商,致力於氫能燃料電池產業化的企業。亞小南為您解答4000-080-999)
氫-氧燃料電池反應原理這個反應是電解水的逆過程。電極應為: 負極:h2 +2oh-→2h2o +2e-
正極:1/2o2+h2o+2e-→2oh-
電池反應:h2+1/2o2==h2o
另外,只有燃料電池本體還不能工作,
燃料電池
燃料電池
必須有一套相應的輔助系統,包括反應劑供給系統、排熱系統、排水系統、電效能控制系統及安全裝置等。
燃料電池通常由形成離子導電體的電解質板和其兩側配置的燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側氣體流路構成,氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣(氧化劑氣體)能在流路中通過。
在實用的燃料電池中因工作的電解質不同,經過電解質與反應相關的離子種類也不同。pafc和pemfc反應中與氫離子(h+)相關,發生的反應為:
燃料極:h2==2h++2e-(1)
空氣極:2h++1/2o2+2e-==h2o(2)
全體:h2+1/2o2==h2o(3)
在燃料極中,供給的燃料氣體中的h2分解成h+和e-,h+移動到電解質中與空氣極側供給的o2發生反應。e-經由外部的負荷迴路,再反回到空氣極側,參與空氣極側的反應。一系例的反應促成了e-不間斷地經由外部迴路,因而就構成了發電。
並且從上式中的反應式(3)可以看出,由h2和o2生成的h2o,除此以外沒有其他的反應,h2所具有的化學能轉變成了電能。但實際上,伴隨著電極的反應存在一定的電阻,會引起了部分熱能產生,由此減少了轉換成電能的比例。 引起這些反應的一組電池稱為元件,產生的電壓通常低於一伏。
因此,為了獲得大的出力需採用元件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。元件間的電氣連線以及燃料氣體和空氣之間的分離,採用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件,pafc和pemfc的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定,電流與電池中的反應面積成比。
pafc的電解質為濃磷酸水溶液,而pemfc電解質為質子導電性聚合物系的膜。電極均採用碳的多孔體,為了促進反應,以pt作為觸媒,燃料氣體中的co將造成中毒,降低電極效能。為此,在pafc和pemfc應用中必須限制燃料氣體中含有的co量,特別是對於低溫工作的pemfc更應嚴格地加以限制。
磷酸燃料電池的基本組成和反應原理是:燃料氣體或城市煤氣新增水蒸氣後送到改質器,把燃料轉化成h2、co和水蒸氣的混合物,co和水進一步在移位反應器中經觸媒劑轉化成h2和co2。經過如此處理後的燃料氣體進入燃料堆的負極(燃料極),同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進行化學反應,藉助觸媒劑的作用迅速產生電能和熱能。
相對pafc和pemfc,高溫型燃料電池mcfc和sofc則不要觸媒,以co為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應用,而且還具有易於利用其高質量排氣構成聯合迴圈發電等特點。
mcfc主構成部件。含有電極反應相關的電解質(通常是為li與k混合的碳酸鹽)和上下與其相接的2塊電極板(燃料極與空氣極),以及兩電極各自外側流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等,電解質在mcfc約600~700℃的工作溫度下呈現熔融狀態的液體,形成了離子導電體。電極為鎳系的多孔質體,氣室的形成採用抗蝕金屬。
mcfc工作原理。空氣極的o2(空氣)和co2與電相結合,生成co32-(碳酸離子),電解質將co32-移到燃料極側,與作為燃料供給的h+相結合,放出e-,同時生成h2o和co2。化學反應式如下:
燃料極:h2+co32-==h2o+co2+2e-(4)
空氣極:co2+1/2o2+2e-==co32-(5)
全體:h2+1/2o2==h2o(6)
在這一反應中,e-同在pafc中的情況一樣,它從燃料極被放出,通過外部的迴路反回到空氣極,由e-在外部迴路中不間斷的流動實現了燃料電池發電。另外,mcfc的最大特點是,必須要有有助於反應的co32-離子,因此,供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。並且,在電池內部充填觸媒,從而將作為天然氣主成份的ch4在電池內部改質,在電池內部直接生成h2的方法也已開發出來了。
而在燃料是煤氣的情況下,其主成份co和h2o反應生成h2,因此,可以等價地將co作為燃料來利用。為了獲得更大的出力,隔板通常採用ni和不鏽鋼來製作。
sofc是以陶瓷材料為主構成的,電解質通常採用zro2(氧化鋯),它構成了o2-的導電體y2o3(氧化釔)作為穩定化的ysz(穩定化氧化鋯)而採用。電極中燃料極採用ni與ysz複合多孔體構成金屬陶瓷,空氣極採用lamno3(氧化鑭錳)。隔板採用lacro3(氧化鑭鉻)。
為了避免因電池的形狀不同,電解質之間熱膨脹差造成裂紋產生等,開發了在較低溫度下工作的sofc。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外,還有開發出了為避免應力集中的圓筒型。sofc的反應式如下:
燃料極:h2+o2-==h2o+2e-(7)
空氣極:1/2o2+2e-==o2-(8)
全體:h2+1/2o2==h2o(9)
燃料極,h2經電解質而移動,與o2-反應生成h2o和e-。空氣極由o2和e-生成o2-。全體同其他燃料電池一樣由h2和o2生成h2o。
在sofc中,因其屬於高溫工作型,因此,在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內部將天然氣主成份ch4改質成h2加以利用,並且煤氣的主要成份co可以直接作為燃料利用。
燃料電池技術原理的介紹
3樓:柴油發電機組
燃料電池是將燃料具有的化學能直接變為電能的發電裝置。 燃料電池其原理是一種電化學裝置,其組成與一般電池相同。(福建亞南集團為清潔能源解決方案**商,致力於氫能燃料電池產業化的企業。
亞小南為您解答4000-080-999)其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質組成。不同的是一般電池的活性物質貯存在電池內部,因此,限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質,只是個催化轉換元件。
因此燃料電池是名符其實的把化學能轉化為電能的能量轉換機器。電池工作時,燃料和氧化劑由外部供給,進行反應。原則上只要反應物不斷輸入,反應產物不斷排除,燃料電池就能連續地發電。
這裡以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池 氫-氧燃料電池反應原理這個反應是電解水的逆過程。電極應為: 負極:
h2 +2oh-→2h2o +2e- 正極:1/2o2+h2o+2e-→2oh- 電池反應:h2+1/2o2==h2o 另外,只有燃料電池本體還不能工作,必須有一套相應的輔助系統,包括反應劑供給系統、排熱系統、排水系統、電效能控制系統及安全裝置等。
燃料電池通常由形成離子導電體的電解質板和其兩側配置的燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側氣體流路構成,氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣(氧化劑氣體)能在流路中通過。 在實用的燃料電池中因工作的電解質不同,經過電解質與反應相關的離子種類也不同。pafc和pemfc反應中與氫離子(h+)相關,發生的反應為:
燃料極:h2==2h++2e-(1) 空氣極:2h++1/2o2+2e-==h2o(2) 全體:
h2+1/2o2==h2o(3) 氫氧燃料電池組成和反應迴圈圖 在燃料極中,供給的燃料氣體中的h2分解成h+和e-,h+移動到電解質中與空氣極側供給的o2發生反應。e-經由外部的負荷迴路,再反回到空氣極側,參與空氣極側的反應。一系例的反應促成了e-不間斷地經由外部迴路,因而就構成了發電。
並且從上式中的反應式(3)可以看出,由h2和o2生成的h2o,除此以外沒有其他的反應,h2所具有的化學能轉變成了電能。但實際上,伴隨著電極的反應存在一定的電阻,會引起了部分熱能產生,由此減少了轉換成電能的比例。 引起這些反應的一組電池稱為元件,產生的電壓通常低於一伏。
因此,為了獲得大的出力需採用元件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。元件間的電氣連線以及燃料氣體和空氣之間的分離,採用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件,pafc和pemfc的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定,電流與電池中的反應面積成比。
pafc的電解質為濃磷酸水溶液,而pemfc電解質為質子導電性聚合物系的膜。電極均採用碳的多孔體,為了促進反應,以pt作為觸媒,燃料氣體中的co將造成中毒,降低電極效能。為此,在pafc和pemfc應用中必須限制燃料氣體中含有的co量,特別是對於低溫工作的pemfc更應嚴格地加以限制。
磷酸燃料電池的基本組成和反應原理是:燃料氣體或城市煤氣新增水蒸氣後送到改質器,把燃料轉化成h2、co和水蒸氣的混合物,co和水進一步在移位反應器中經觸媒劑轉化成h2和co2。經過如此處理後的燃料氣體進入燃料堆的負極(燃料極),同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進行化學反應,藉助觸媒劑的作用迅速產生電能和熱能。
相對pafc和pemfc,高溫型燃料電池mcfc和sofc則不要觸媒,以co為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應用,而且還具有易於利用其高質量排氣構成聯合迴圈發電等特點。 mcfc主構成部件。含有電極反應相關的電解質(通常是為li與k混合的碳酸鹽)和上下與其相接的2塊電極板(燃料極與空氣極),以及兩電極各自外側流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等,電解質在mcfc約600~700℃的工作溫度下呈現熔融狀態的液體,形成了離子導電體。
電極為鎳系的多孔質體,氣室的形成採用抗蝕金屬。 mcfc工作原理。空氣極的o2(空氣)和co2與電相結合,生成co32-(碳酸離子),電解質將co32-移到燃料極側,與作為燃料供給的h+相結合,放出e-,同時生成h2o和co2。
化學反應式如下: 燃料極:h2+co32-==h2o+co2+2e-(4) 空氣極:
co2+1/2o2+2e-==co32-(5) 全體:h2+1/2o2==h2o(6) 在這一反應中,e-同在pafc中的情況一樣,它從燃料極被放出,通過外部的迴路反回到空氣極,由e-在外部迴路中不間斷的流動實現了燃料電池發電。另外,mcfc的最大特點是,必須要有有助於反應的co32-離子,因此,供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。
並且,在電池內部充填觸媒,從而將作為天然氣主成份的ch4在電池內部改質,在電池內部直接生成h2的方法也已開發出來了。而在燃料是煤氣的情況下,其主成份co和h2o反應生成h2,因此,可以等價地將co作為燃料來利用。為了獲得更大的出力,隔板通常採用ni和不鏽鋼來製作。
sofc是以陶瓷材料為主構成的,電解質通常採用zro2(氧化鋯),它構成了o2-的導電體y2o3(氧化釔)作為穩定化的ysz(穩定化氧化鋯)而採用。電極中燃料極採用ni與ysz複合多孔體構成金屬陶瓷,空氣極採用lamno3(氧化鑭錳)。隔板採用lacro3(氧化鑭鉻)。
為了避免因電池的形狀不同,電解質之間熱膨脹差造成裂紋產生等,開發了在較低溫度下工作的sofc。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外,還有開發出了為避免應力集中的圓筒型。sofc的反應式如下:
燃料極:h2+o2-==h2o+2e-(7) 空氣極:1/2o2+2e-==o2-(8) 全體:
h2+1/2o2==h2o(9) 燃料極,h2經電解質而移動,與o2-反應生成h2o和e-。空氣極由o2和e-生成o2-。全體同其他燃料電池一樣由h2和o2生成h2o。
在sofc中,因其屬於高溫工作型,因此,在無其他觸媒作用的情況下即可直接在內部將天然氣主成份ch4改質成h2加以利用,並且煤氣的主要成份co可以直接作為燃料利用。
如何書寫燃料電池化學方程式?還有燃料電池的電極反應?酸鹼性條件有什麼不同?謝謝
1 做差法 用總反應方程式減去某一極方程式等於另一極電極方程式。如在氫氣作原料的酸性燃料電池中,總方程式為2h2 o2 2h2o 負極為2h2 4h 4e 二者相減即得正極電極方程式o2 4h 4e 2h2o 使用這種方法道理簡單,但應注意被減的方程式中物質的係數應與總方程式中係數相一致。2 直寫法...
燃料電池電解質是什麼,燃料電池所用的電解質主要有哪些?
依據電解質的不同,燃料電池 fuel cell,fc 分為鹼性燃料電池 afc 磷酸型燃料電池 pafc 熔融碳酸鹽燃料電池 mcfc 固體氧化物燃料電池 sofc 及質子交換膜燃料電池 pemfc 等。燃料電池不受卡諾迴圈限制,能量轉換效率高,潔淨無汙染 噪聲低,可製成模組式結構 功率密度比一般儲...
氫氧燃料電池電極反應式
氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑 pt 或石墨做電極材料,負極通入h2,正極通入o2,總反應為 2h2 o2 2h2o。電極反應特別要注意電解質,有下列三種情況 1 電解質是koh溶液 鹼性電解質 負極發生的反應為 h2 2e 2h 2h 2oh 2h2o,所以負極的電極反應式為 h2 2e 2oh ...