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质子交换膜燃料电池

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Click here for the English version.

燃料电池是将化学能为电能,转化和常被用作清洁、 可替代能源的设备。

虽然汽油仍然是在美国汽车的主要燃料来源,近几十年来,以减少对化石燃料的依赖,创造清洁能源的探讨了替代燃料来源。

氢燃料电池利用清洁的氢作为燃料,并产生只有水作为废物。虽然他们常被比作电池,燃料电池是燃料的更类似于汽车的发动机,因为他们不能储存的能量并且需要源源不断,以产生能量。因此,不断的燃料电池操作需要大量的氢。

这个视频将介绍实验室规模电解水产生氢气,其次是小型氢燃料电池的操作。

氢是宇宙中最丰富的元素。在地球上,它主要是与其他元素的化合物中发现。因此,为了使用元素氢气作为燃料,必须从其他化合物中提炼。大多数的氢气,通过隔离从甲烷气体氢能源密集型甲烷重整过程产生。然而,这一过程极是能源密集型、 利用化石燃料和产生大量的废气。这有助于气候变化与毒药燃料电池也削弱了可操作性。

电解水是生产清洁的氢气,是免费的污染物气体的意义氢一种替代方法。在电解,水是分裂成氢气和氧气的气体,使用电流。要做到这一点,电气动力源连接到两个电极,惰性的金属做。电极然后被放入水和电流应用。小型电解电池或小型太阳能电池板可以用于生成足够的电流来分解水。然而在大型应用中,高能量密度来源是需要的。

电解反应是氧化还原或氧化还原反应。根据平衡化学反应有多一倍作为氧分子,产生的氢分子。从这个电化学的反应生成的氢气可以收集和存储作为燃料电池的燃料使用。质子交换膜或质子交换膜,将化学能源或氢气为电能转换为燃料电池。随着电解,质子交换膜燃料电池采用氧化还原反应。氢气传递到阳极的燃料电池组件,在那里它被氧化形成质子和电子。

带正电的质子跨质子交换膜,向阴极迁移。不过,负电荷的电子不能渗透膜。电子旅行通过外部电路,提供电流。氧气气体被传递到燃料电池组件,阴极还原反应发生的位置。在那里,氧反应的质子和电子在阳极,形成水生成。水从燃料电池免去废物。

现在,燃料电池操作的基本知识已解释过,我们看看这一过程在实验室。

开始执行程序,请安装槽和两个气收集瓶。用蒸馏水到零标记填充的外部容器。将气收集瓶放在外容器中。

接下来,连接电解槽使用油管气收集瓶。将太阳能电池板连接到电解槽使用跳线。电力生产的氢气将太阳能电池板放在阳光直接照射。如果没有足够的自然光照,模拟阳光使用一盏灯。

氢气和氧气的气体将开始进入内部气收集瓶。监控每个气体的量产于 30 秒的时间间隔,使用规模在外筒上标明。

当内筒完全充满氢气时,泡沫还是会出现从内筒,最终到达地表。在这一点上,太阳能电池板断开电解槽和关闭对氢燃气管,cincher,所以没有氢气的逃逸。请注意,还有是氢气产生氧气,作为预测在平衡的化学方程式为现在两倍的活。

燃料电池操作开始,在台阶顶上设置燃料电池。从电解槽拔下氢燃气管并将其连接到燃料电池。所需的氧气从空气中采。

连接到风扇或 LED 灯为了形象化发电的燃料电池。释放对氢燃气管,使燃料电池的气体流向不在话下。如果风扇不会开始旋转,按燃料电池鼓励气体流量分流阀。

风扇会继续旋转,直到一切氢气消耗。

有许多不同类型的燃料电池,现正发展成为清洁能源解决方案。在这里我们提出三种新兴技术。

固体氧化物燃料电池或固体氧化物燃料电池的是另一种类型的燃料电池的操作同样对质子交换膜燃料电池,除了透膜将被替换为固体氧化物。随着质子交换膜燃料电池,可操作性 SOFC 的减少暴露于污染物的气体含有的硫和碳。在此示例中,固体氧化物燃料电池电极是捏造的,然后暴露于典型的经营环境在高温硫和碳污染燃料。

采用电化学和拉曼光谱研究了电极表面中毒。结果表明当前被减少后硫中毒,但经济复苏是可能的。原子力显微镜研究阐明形态的碳沉积,可能会导致进一步的发展,以防止此中毒。

微生物燃料电池推导出电流从自然界中发现的细菌。在此示例中,细菌从废水处理厂获得了成长,和习惯培养生物膜。三电极电化学电池成立了,按顺序在电极表面的细菌培养。生物膜电化学产于几个生长周期。

由此产生的生物膜进行电化学然后测试胞外电子转移。电化学结果被用于理解电子转移和生物膜对微生物燃料电池中的潜在应用。

电解需要打破的能源水成氢气和氧气。这一进程是能源密集型规模大,但可以使用太阳能电池的小规模经营。

电解可替代能源来源是风力发电。在实验室里,电解可以供电与板凳规模风电机组。在这个演示中,风电机组被动力使用模拟的风由台式风扇产生的。

你刚看了质子交换膜燃料电池的朱庇特的简介。现在,您应该了解质子交换膜燃料电池的基本操作和生成的氢气通过电解。谢谢观赏 !

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