燃料电池的原理是什么？不知道的小朋友们，我们来看看小编今天的分享吧！

燃料电池原理是将燃料所具有的化学能直接转换成电能。

从理论上讲，燃料电池可以以几乎100%的热效率运行，并且具有很高的经济效率。目前，由于各种技术因素的限制，并考虑到整个设备系统的能耗，实际运行中不同燃料电池的总转换效率通常在45%-60%之间。例如，考虑到使用散热，可以达到80%以上。此外，与传统发电机组相比，燃料电池不包含或几乎不包含运动部件，工作可靠，需要的维护更少，噪音更低。此外，电化学反应干净、完整，很少产生有害物质。所有这些都使燃料电池成为一种有前途的能源。

燃料电池是一种电化学发电装置，它以等温电化学方式将化学能直接转化为电能，无需经过热马达过程，且不受卡诺循环的限制。因此，它具有高能效和无污染。它成为一种理想的能源利用方式。同时，随着燃料电池技术的不断成熟和西气东输工程提供充足的天然气气源，燃料电池的商业应用具有广阔的发展前景。

燃料电池是一种能量转化装置，它是按电化学原理,即原电池工作原理，等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，因而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。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子，电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下，通过电解质迁移到阳极上，与燃料气反应,构成回路，产生电流。同时，由于本身的电化学反应以及电池的内阻，燃料电池还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路，电解质通常为致密结构。

燃料电池的主要构成组件为：电极、电解质隔膜与集电器等。

1、电极

燃料电池的电极是发生燃料氧化反应和氧化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。

电极主要分为阳极和阴极两部分，厚度一般为200-500mm；其结构与普通电池平板电极的区别在于燃料电池的电极是多孔结构，因此多孔结构设计的主要原因是燃料电池中使用的大多数燃料和氧化剂是气体（如氧气、氢气等），气体在电解液中的溶解度不高。为了提高燃料电池的实际工作电流密度，减少极化，开发了一种多孔结构电极。增加参与反应的电极表面，这也是燃料电池能够从理论研究阶段进入实用阶段的主要原因之一。

目前高温燃料电池之电极主要是以触媒材料制成，例如固态氧化物燃料电池（简称SOFC）的Y2O3－stabilized－ZrO2（简称YSZ）及熔融碳酸盐燃料电池（简称MCFC）的氧化镍电极等，而低温燃料电池则主要是由气体扩散层支撑一薄层触媒材料而构成，例如磷酸燃料电池（简称PAFC）与质子交换膜燃料电池（简称PEMFC）的白金电极等。

2、电解质隔膜

电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂，并传导离子，故电解质隔膜越薄越好，但亦需顾及强度，就现阶段的技术而言，其一般厚度约在数十毫米至数百毫米；至于材质，目前主要朝两个发展方向，其一是先以石棉（Asbestos）膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂（LiAlO3）膜等绝缘材料制成多孔隔膜，再浸入熔融锂－钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸等中，使其附着在隔膜孔内，另一则是采用全氟磺酸树脂（例如PEMFC）及YSZ（例如SOFC）。

3、集电器

集热器又称双极板，具有集电、分离氧化还原剂、疏通反应气体等功能。集热器的性能主要取决于其材料性能、磁场设计和加工工艺。

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