鋇燃料電池

鋇燃料電池

鋇燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易於貯運、可使用溫度範圍寬及污染小等特點。作為一種高能化學電源，擁有良好的套用前景，因此很多研究學者與單位對其進行了研究。鋇是位於元素周期表第二主族的元素，屬於鹼土金屬元素。鋇與鎂的性質相似，因此鋇燃料電池一定程度上可以參考鎂燃料電池。而目前由於金屬鎂比鋇更容易獲得，故鋇燃料電池的研究情況不如鎂燃料電池。

基本介紹

  • 中文名：鋇燃料電池
  • 外文名：barium fuel cell
  • 學科：電化學
  • 類別：新能源電池
反應原理,鋇-空氣燃料電池,鋇-過氧化氫燃料電池,鋇-次氯酸鹽燃料電池,套用前景,

反應原理

鋇燃料電池主要由鋇合金陽極，中性鹽電解質和空氣(氧氣或其它氧化劑)陰極三部分組成。鋇以及鋇合金是非常活潑的金屬，適合用作陽極材料。陰極氧化劑可以利用空氣或者海水中的氧，還有過氧化氫和次氯酸鹽等，根據氧化劑不同，目前研究的燃料電池可分為鋇-空氣燃料電池，鋇-過氧化氫燃料電池，鋇-次氯酸鹽燃料電池。

鋇-空氣燃料電池

1.中性鹽條件下鋇-空氣燃料電池的放電反應機理如下：
陽極反應：Ba→Ba2++2e－
陰極反應：O2+ 2H2O+ 4e－→4OH－
電池總反應：Ba +1/2O2+H2O→Ba(OH)2
2.中性鹽電解質鋇-空氣燃料電池的寄生反應：
析氫反應：Ba+2H2O→Mg(OH)2+H2↑

鋇-過氧化氫燃料電池

1.中性鹽電解質鋇-過氧化氫燃料電池的放電反應：
陽極反應：Ba→Ba2++ 2e－
陰極反應：OH－+H2O+ 2e－→3OH－
電池總反應： Ba+OH－+H2O→Ba2++3OH－
2.中性鹽電解質鋇-過氧化氫燃料電池的寄生反應：
分解反應：2H2O2→2H2O+O2↑
沉澱反應：Ba2++ 2OH－→Ba(OH)2(s) ，Ba2++CO32－→BaCO3(s)
析氫反應：Ba+2H2O→Ba(OH)2 +H2↑
3.酸性條件下鋇-過氧化氫燃料電池的放電反應機理如下：
陽極反應：Ba→Ba2++ 2e－
陰極反應：H2O2+2H++ 2e－→2H2O
電池反應：Ba+H2O2+2H+→Ba2++2H2O

鋇-次氯酸鹽燃料電池

1.中性鹽電解質鋇-次氯酸鹽燃料電池的放電反應：
陽極反應：Ba→Ba2++2e－
陰極反應：ClO－+ H2O+2e－→Cl－+2OH－
電池總反應：Ba+ClO－+H2O→Cl－+2OH－
2.中性鹽電解質鋇-次氯酸鹽燃料電池的寄生反應：
分解反應：2ClO－→Cl－+ClO2－
沉澱反應：Ba2++2OH－→Ba(OH)2(s) ，Ba2++CO32－→BaCO3(s)
析氫反應：Ba+2H2O→Ba(OH)2 +H2↑

套用前景

鋇燃料電池作為一種環境友好的高性能電源，特別是中性鹽或海水電解質鋇燃料電池系統，有著優良的性能價格比。可以通過開發各種新型的鋇合金陽極、陰極電催化劑和電解質添加劑以及最佳化陰極結構，使鋇燃料電池的研究能夠獲得突破性的進展。鋇燃料電池在可移動電子設備電源、自主式潛航器電源、海洋水下儀器電源和備用電源等方面，具有非常廣闊的套用前景。

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