質(zhì)子交換膜燃料電池,質(zhì)子交換膜燃料電池的原理，特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用，應(yīng)用前景
該技術(shù)是General Electric公司在20世紀(jì)50年代發(fā)明的，被NASA用來(lái)為其Gemini空間項(xiàng)目提供動(dòng)力。目前這種燃料電池是汽車公司最喜歡使用的一類燃料電池，用來(lái)取代原來(lái)使用的內(nèi)燃機(jī)。質(zhì)子交換膜燃料電池有時(shí)也叫聚合物電解質(zhì)膜，或固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜，或聚合物電解質(zhì)膜燃料電池。
下圖顯示了質(zhì)子交換膜燃料電池的基本設(shè)計(jì)
在質(zhì)子交換膜燃料電池中，電解質(zhì)是一片薄的聚合物膜，例如聚[全氟磺]酸（poly[perfluorosulphonic]acid），和質(zhì)子能夠滲透但不導(dǎo)電的NafionTM ，而電極基本由碳組成。氫流入燃料電池到達(dá)陽(yáng)極，裂解成氫離子（質(zhì)子）和電子。氫離子通過(guò)電解質(zhì)滲透到陰極，而電子通過(guò)外部網(wǎng)路流動(dòng)，提供電力。以空氣形式存在的氧供應(yīng)到陰極，與電子和氫離子結(jié)合形成水。在電極上的這些反應(yīng)如下：
陽(yáng)極：2H2→ 4H+ + 4e-
陰極：O2 + 4H+ + 4e- → 2 H2O
整體：2H2 + O2→ 2 H2O + 能量
質(zhì)子交換膜燃料電池的工作溫度約為80℃。在這樣的低溫下，電化學(xué)反應(yīng)能正常地緩慢進(jìn)行，通常用每個(gè)電極上的一層薄的白金進(jìn)行催化。
這種電極/電解質(zhì)裝置通常稱做膜電極裝配（MEA），將其夾在二個(gè)場(chǎng)流板中間便能構(gòu)成燃料電池。這二個(gè)板上都有溝槽，將燃料引導(dǎo)到電極上，也能通過(guò)膜電極裝配導(dǎo)電。每個(gè)電池能產(chǎn)生約0.7伏的電，足夠供一個(gè)照明燈泡使用。驅(qū)動(dòng)一輛汽車則需要約300伏的電力。為了得到更高的電壓，將多個(gè)單個(gè)的電池串聯(lián)起來(lái)便可形成人們稱做的燃料電池存儲(chǔ)器。
（1）能量轉(zhuǎn)化效率高。通過(guò)氫氧化合作用，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不通過(guò)熱機(jī)過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制。
