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具有更便宜的膜的碱性燃料电池

理查德 _  2023 年 3 月 4 日 暂无评论
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碱性燃料电池示意图（Darryl Ring BY CC 3.0 未移植）

事实证明，由于氢燃料电池的制造成本和非常低的净能源价值，其成本几乎高得令人望而却步。碱性燃料电池的表现更好，因为它们具有更便宜、更通用的碳氢化合物膜。在提供化学概述之前，我们介绍该主题并浏览历史。

碱性燃料电池简史

弗朗西斯·托马斯·培根 (Francis Thomas Bacon) 于 1939 年开发出第一批碱性燃料电池，使用氢氧化钾作为电解质。他将其与多孔“气体扩散”电极结合使用，而不是之前燃料电池原型中的酸性电解质和固体电极。

培根还提出了使用加压气体来阻止电解质淹没电极的想法。他继续进行实验，直到 1960 年代初，普惠航空航天制造商获得了专利许可。他们随后赢得了使用碱性电池为阿波罗飞船提供动力的合同。

细胞内的化学反应

根据其设计细节，工作温度范围从室温一直到 482°F / 250°C。Colleen Spiegel 在 Fuel Cell Store 中向我们保证，发电效率可能高达 70%。然而，在所有情况下：

• 氧气在阴极发生反应，产生两种离子中的一种。
• 这些离子可能是氢氧根离子或碳酸根离子，具体取决于电解质。
• 离子穿过电解质与氢反应。
• 与此同时，电子流过为其供电的外部设备。

电极可以是疏水性的（防水）或亲水性的（被水吸引）。前者是碳基的，而后者是金属镍或镍衍生物。贵金属催化剂通常是铂或铂合金。然而，非贵金属可能在阳极是高活性镍，在阴极是银基粉末。

传统上，电解质是碱性氢氧化钾的水溶液，以流动或固定形式浸泡在基质中。这种碱性环境允许使用非贵金属，从而大大降低了单位成本。