硬件型号：Venable燃料电池

系统版本：电池系统

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的化学装置，又称电化学发电机。它是继水电、火电、原子能之后的第四代能源技术。由于燃料化学能中的吉布斯自由能通过电化学反应转化为电能，燃料电池不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。此外，燃料电池以燃料和氧气为原料，并且没有机械传动部件，因此有害气体的排放很少，使用寿命长。因此，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有前途的发电技术。

燃料电池的原理是一种电化学装置，其组成与普通电池相同。单体电池由两个电极(负极为燃料电极，正极为氧化剂电极)和电解质组成。不同的是，电池的活性物质是储存在电池内部的，所以电池的容量是有限的。然而，燃料电池的正极和负极本身不含活性物质，仅仅是催化转化的组成部分。所以燃料电池实际上是能量转换机器将化学能转换成电能。当电池工作时，燃料和氧化剂从外部供给以发生反应。从原理上讲，只要不断地加入反应物，不断地去除反应产物，燃料电池就可以连续发电。

燃料电池的主要部件有电极、电解质膜和集流器等。

1. 电极

燃料电池的电极是发生燃料氧化和氧化剂还原的电化学反应场所。其性能的关键在于催化剂性能、电极材料性能和电极工艺性能。

电极可分为两部分，一为阳极，一为阴极，厚度200-500mm;设计多孔结构的主要原因是燃料电池中使用的燃料和氧化剂大多是气体(如氧、氢等)，气体在电解质中的溶解度不高。为了提高燃料电池的实际工作电流密度，减少极化效应，因此，开发了多孔电极，以增加参与反应的电极的表面积，这是燃料电池能够首先从理论阶段走向实际阶段的关键原因之一。

目前，高温燃料电池的电极主要由催化剂材料制成，如固体氧化物燃料电池(SOFC)的y2o3稳定ZrO2 (YSZ)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的氧化镍电极。低温燃料电池主要由气体扩散层支撑的薄层催化剂材料组成，如磷酸燃料电池(PAFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)铂电极等。

2. 电解质隔膜

电解液隔膜的主要功能是分离氧化剂和还原剂，并导电离子，所以电解液隔膜越薄越好，但也需要考虑到强度，在目前的技术阶段，其一般厚度在几十毫米到几百毫米左右；在材料方面，主要有两个发展方向，一是先用石棉(石棉)薄膜、碳化硅SiC薄膜、铝酸锂(LiAlO3)薄膜等绝缘材料制成多孔膜片，然后浸入熔融的碳酸锂钾、氢氧化钾和磷酸等，使其附着在膜片孔内，另一种是使用全氟磺酸树脂(如PEMFC)和YSZ(如SOFC)。

3.收集器

双极板又称双极板，具有收集电流、分离氧化剂和还原剂、通道反应气体的能力。集热器的性能取决于物料特性、流场设计和加工工艺。