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氫燃料電池原理
氫燃料電池是以氫氣和氧氣(空氣)為反應(yīng)氣體,利用質(zhì)子交換膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)氫氣的氧化和氧氣的還原,從而產(chǎn)生電
壓和反應(yīng)生成的水。
1.1 在電池的一端, 氫氣通過導(dǎo)氣板到達(dá)陽極,在催化劑的作用下,發(fā)生如下陽極反應(yīng):
(1)
反應(yīng)生成物中,氫離子(質(zhì)子) 穿過陽極和陰極之間的固體電解質(zhì)膜到達(dá)陰極,電子通過外電路也到達(dá)陰極。
1.2 在電池的另一端,氧氣通過導(dǎo)氣板到達(dá)陰極,在催化劑的作用下,發(fā)生如下陰極反應(yīng):
(2)
1.3 總的化學(xué)反應(yīng)如下:
(3)
連續(xù)不斷地向電池輸送氫氣和氧氣,電子就會(huì)在外電路連續(xù)運(yùn)動(dòng)形成電流,從而可以向負(fù)載輸出電能。
2. 車用氫燃料電池電堆安全性分析
如圖2所示,1、3為端板,2、6為密封墊片,3、5為電流收集片,4為質(zhì)子交換膜組件。此圖是單片電堆,實(shí)際車用
的電堆少則幾十片,多則上百片。
影響氫燃料電池電堆安全性的因素主要有以下幾個(gè)方面:
2.1 電安全性:轎車用單個(gè)電堆工作時(shí)輸出電壓zui高可達(dá)150V,多個(gè)電堆串聯(lián)后電壓更高。如此之高的輸出電壓對(duì)
車內(nèi)乘客的安全造成威脅,這就對(duì)電堆的絕緣強(qiáng)度和介電強(qiáng)度提出了要求。在這個(gè)方面,電堆的安全性和電動(dòng)汽車、混
合動(dòng)力汽車用動(dòng)力蓄電池的安全性有著共通之處,例如對(duì)絕緣等級(jí)、介電強(qiáng)度、高壓防護(hù)等方面的要求。
2.2 氫氣安全性:氫燃料電池電堆工作時(shí)需要通入大量的氫氣。*,氫氣是可燃易爆氣體,其爆炸濃度限值
范圍甚廣,見表1。
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