燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。它使用氢气或碳氢化合物等可转化为氢气的燃料作为燃料,通过化学反应产生电能。与传统的燃烧方式不同,燃料电池利用燃料与氧气在电化学反应中直接产生电能,具有高效率、零污染等特点。
目前常见的燃料电池主要包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)和磷酸燃料电池(PAFC)等。其中,质子交换膜燃料电池是最为常用的一种燃料电池,它在轻质、高效、安全等方面具有优势。
燃料电池的工作原理是利用氢气在阳极与氧气在阴极上的电化学反应,通过电子转移在外部负载上产生电流。在质子交换膜燃料电池中,氢氧反应产生的电子和质子通过质子交换膜(PEM)分离,电子通过外部线路流回阴极,而质子则穿过质子交换膜到达阴极,在与氧结合形成水的同时释放出电子,从而形成电路。整个反应的化学方程式为2H2+O2=2H2O,因此燃料电池是一种极为环保的能源来源。
燃料电池具有高效率、清洁环保等优势,被广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具、工业生产以及航空航天、军事等领域。目前,各大汽车厂商也将燃料电池视为替代燃油的重要技术方向之一。未来,随着技术的不断革新,燃料电池将成为解决能源与环境问题的有望之选。