碱性燃料电池

碱性燃料电池（alkaline fuel cell，AFC）是一种燃料电池，由英国发明家法兰西斯·汤玛士·培根（Francis Thomas Bacon）所发明，以碳为电极，并使用氢氧化钾为电解质，操作温度约为摄氏100~250度（最新的碱性燃料电池操作温度约为摄氏23~70度）。NASA早在1960年时便开始将它运用在太空梭的发射及人工卫星上，包括著名的阿波罗计画也使用这种燃料电池。AFC的电能转换效率为所有燃料电池中最高的，最高可达70%。

图解碱性氢氧电池 1: 氢气流入 2:产生电子及水 3:电子经由外电路流回阴极 4:氧气流入与水及电子反应形成氢氧根离子 5:阴极 6:电解质 7:阳极 8:水蒸气由出口排出 9:氢氧根离子流回阳极

原理

这种燃料电池通过氢和氧之间的氧化还原反应生产电力。氢氧燃料电池有两个燃料入口，氢及氧各由一个入口进入电池，中间则有一组多孔性石墨电极，电解质则位于碳阴极及碳阳极中央。氢气经由多孔性碳阳极进入电极中央的氢氧化钾电解质，在接触后进行氧化，产生水及电子。

$\mathrm {H} _{2}+\mathrm {2OH} ^{-}\longrightarrow \mathrm {2H} _{2}\mathrm {O} +\mathrm {2e} ^{-}$

$\left(1\right)$

电子经由外电路提供电力并流回阴极，并在阴极与氧及水接触后反应形成氢氧根离子

$\mathrm {O} _{2}+\mathrm {2H} _{2}\mathrm {O} +\mathrm {4e} ^{-}\longrightarrow \mathrm {4OH} ^{-}$

$\left(2\right)$

最后水蒸汽及热能由出口离开，氢氧根离子经由氢氧化钾电解质流回阳极，完成整个电路

优缺点

由于碱性燃料电池是以氢氧化钾作为电解质，因此若由进气口中进入电池的气体中含有二氧化碳，氢氧化钾会与二氧化碳反应形成碳酸钾，碳酸钾则会堵住碳电极上的孔，氢气或氧气无法与电解质接触，会严重影响发电效率。

这种电池的优点则是电能转换效率十分的高，且其银或镍触媒较其他电池便宜，因此具有一定的商业前景。

参看

• 气体扩散电极
• 联氨

参考文献

• （英文）the encyclopedia of alternative energy and sustainable living http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/AE_alkaline_fuel_cell.html（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （中文）http://memo.cgu.edu.tw/ching-shiun/General%20Chemistry/fuel%20cell.ppt

延伸阅读

• （中文）观念化学中文版p.134页 by John Suchocki　蔡信行 译
• （英文）General Chemistry by Raymond Chang