Question 1

质子交换膜燃料电池如何产生电力？

Accepted Answer

A PEM 燃料电池使用氧化还原反应将化学能转化为电能。氢气在阳极被氧化，产生质子和电子。质子通过质子交换膜迁移到阴极，而电子通过外部电路流动，提供电流。在阴极，氧气与质子和电子反应生成水作为废物。

Question 2

为什么将水电解被认为是比甲烷重整更清洁的产生氢气的方法？

Accepted Answer

电解将水分解成氢气和氧气，使用电流，产生不含污染性气体的清洁氢气。相比之下，甲烷重整过程耗能巨大，依赖化石燃料，并产生大量废气，这些废气会导致气候变化并中毒燃料电池。电解可以由可再生能源（如太阳能或风能）供电，使其成为 从纤维素材料生产乙醇的生物燃料 和其他清洁能源应用的可持续替代方案。

Question 3

在水电解过程中，氢气和氧气之间的化学计量关系是什么？

Accepted Answer

根据平衡化学方程式，水电解产生的氢分子数量是氧分子数量的两倍。这种2:1的比例反映了水分子的组成，每个H2O包含两个氢原子和一个氧原子。产生的氢气可以被收集并储存以作为燃料电池中的燃料使用。

Question 4

燃料电池与电池在能量存储和操作方面有何不同？

Accepted Answer

燃料电池不能储存能量，需要持续的燃料来源来产生电力，这使它们更像汽车发动机而非电池。电池在内部储存化学能，而燃料电池依赖持续的氢气燃料供应。这种根本的区别意味着燃料电池需要大量的氢气来持续运行，不同于提供储存能量的电池。

Question 5

质子交换膜在燃料电池操作中扮演什么角色？

Accepted Answer

质子交换膜是选择性可渗透的，允许带正电的质子从阳极迁移到阴极，同时阻挡带负电的电子。这种分离迫使电子通过外部电路，产生电流。该膜对于控制离子传输和使燃料电池产生可用电力至关重要。

Question 6

质子交换膜燃料电池的新兴替代品是什么？

Accepted Answer

固体氧化物燃料电池（SOFCs）用固体氧化物替代了可渗透膜，并在高温下运行。微生物燃料电池从细菌和生物膜中提取电流，为废水处理提供了潜在应用。这两种技术都面临着污染气体的挑战，但对电极中毒和胞外电子转移的研究继续推进这些清洁能源解决方案。

Question 7

哪些可再生能源可以为氢气生产的电解过程提供动力？

Accepted Answer

太阳能电池板和风力涡轮机可以提供水电解所需的电能。在实验室规模上，一个小型太阳能电池板或台式风力涡轮机能够产生足够的电流来分解水。这些可再生能源消除了对化石燃料的依赖，使氢气生产变得可持续，尽管大规模应用需要更高能量密度的能源。

质子交换膜燃料电池 - 评估测验