导致电池电压损失的几大原因

来源:电工天下时间:2021-02-23 11:49:35 作者:老电工手机版>>

导致电压损失的三大原因主要为:

1、燃料电池的电极中需要能量激活反应,通常称此能量为激活能量,激活能量会导致电压下降。该问题在空气阴极上尤为明显,其本身会产生相当稳定的电压值下降。这解释了反应初期,甚至在电流很低的情况下,电压也会下降的原因。

2、根据欧姆定律,电解液和电极的电阻会引起电压降,同时随着电流的变化,电压持续稳定地下降。一般称之为欧姆电压损失。

3、在电流非常大时,燃料电池中不断消耗空气中的氧气,剩余的氮气就会阻碍向电极中提供新的的氧气。由于电极中缺少反应物,故电压降低。当电流很高时,这个问题会导致电压值急剧下降,通常称之为能量转移或者浓度电压降。

过去人们一直致力于燃料电池的发展,并做出了巨大的贡献。现在,这些努力取得了很大的成功,电动汽车燃料电池的性能有了很大的提高,上述所有的电压损失也都有所下降。燃料电池通常在0.65~0.7V的电池单元平均电压下工作,甚至在电流密度接近1A/cm2时工作。这说明当燃料电池效率达到50%(以高热值为例)时,其效率高于任一内燃机,尽管其中一部分电能用于驱动燃料电池的辅助设备。

注意,在较低电流时出现的较高电池单元电压会使低电流时效率提高。这与内然机截然相反,在内燃机中,功率较低时效率也很低。

燃料电池可以与以氢为燃料的内燃机作比较,而且以氢为燃料的内燃机产生的污染也很低。本节中也已经介绍过,燃料电池的效率有比内燃机效率更高的潜力,所以当其他条件相同时,燃料电池可以被优先选用。但问题是其他条件不可能完全相同。

目前,燃料电池的费用比内燃机高很多,而且这种情况在短时间内不会有所改善。从这一点来看,燃料电池也不是更好的选择。就效率而言,应用于混合动力火车中的氢燃料内燃机,其效率不亚于燃料电池,而且这项已经过验证的可用技术具有诸多优点,这些优点也许可以平衡高效率与低污染之间的关系。无论怎样,时间将会证明一切。

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