氢氧燃料电池的电极分为负极(阳极)和正极(阴极),电极材料是具备导电、多孔特性的固体材料,气体不能直接作为电极材料,仅作为参与电极反应的反应物。
一、 氢氧燃料电池的电极与电极反应
氢氧燃料电池的电极功能是承载氧化还原反应、传导电子,电极本身不参与反应,反应的是通入的氢气和氧气:
-
负极(阳极)通入氢气(),发生氧化反应,电子从负极流出进入外电路。
-
正极(阴极)通入氧气(),发生还原反应,外电路的电子流入正极参与反应。
二、 氢氧燃料电池的电极材料
电极材料需要满足高导电性、多孔结构(增大反应接触面积)、化学稳定性、催化活性四大核心要求,主流材料分为两类:
1.基底材料作为电极的骨架,负责传导电子和支撑催化剂,常见类型:
-
多孔碳材料:如多孔石墨、碳纸、碳布,成本较低,是质子交换膜燃料电池的主流基底。
-
多孔金属材料:如多孔镍、钛合金,耐腐蚀性强,多用于碱性燃料电池或高温燃料电池(如固体氧化物燃料电池)。
2.催化剂材料负载在基底表面,降低反应活化能(氢气氧化和氧气还原的反应壁垒较高),常见类型:
-
贵金属催化剂:铂(Pt)、钯(Pd)及其合金(如 Pt/C,铂纳米颗粒负载在碳基底),催化效率最高,是目前商业化的核心材料。
-
非贵金属催化剂:过渡金属氧化物(如、)、氮掺杂碳材料等,用于降低成本,是研发热点。
三、 气体能不能当电极材料?
不能,原因如下:
-
电极材料的核心要求是具备固体形态、可传导电子、有稳定的结构强度,需要作为反应的 “载体” 和电子传输的 “通道”。
-
氢气、氧气是气态反应物,常温常压下无固定形态,不具备导电性,无法承载催化剂和反应位点,只能在电极材料的表面发生氧化还原反应。
简单来说,气体是 “反应物”,电极材料是 “反应平台”,二者功能完全不同。
来源:未知 (责任编辑:子蕊)
文章标签:
|