4．2 燃料電池的工作原理
4．2．1 燃料電池僅是個能量轉換裝置
燃料電池是一種電化學裝置，其組成與一般電池一樣,，都由正負兩個電極及電解質組成,。所不同的是，一般電池兩極內部就存在活性物質,，活性物質消耗完了,，也就不能發(fā)電了，而燃料電池的正負極本身并不包含活性物質,，它們只是個催化轉換元件,。燃料電池工作所需的燃料和氧化劑由外部供給，它僅僅是個能量轉換裝置,。原則上只要反應物能從外部不斷供給,，其反應產物能不斷排除，燃料電池就能不斷發(fā)電,。
4．2．2 燃料電池的基本工作原理
燃料電池的負極（陰極）是燃料電極,，其正極（陽極）是氧化劑電極，電解質則與燃料電池的類型有關,。這里以氫氧燃料電池,、電解質為堿（KOH）為例，說明它的基本工作原理,。
氫氧燃料電池由形成離子導電體的電解質板和在其兩側配置的燃料極（陽極）和氧化劑極（陰極）以及兩側的氣體流路構成,。氣體流路是使燃料氣體和氧化劑氣體的通路。
氫氧燃料電池的化學反應過程類似于水分解的逆過程：
負極： H2 + 2OH – → 2 H2O + 2e –
正極： 1/2 O2 + 2 H2O + 2 e – → 2OH –
電池反應： H2 + 1/2 O2 → H2O
除了燃料電池本體外,，還必須有一套相應的輔助系統(tǒng),。包括反應劑的供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng),、排水系統(tǒng),、電性能控制系統(tǒng)和安全裝置。
在實用的燃料電池中因電解質不同,，經(jīng)過電解質與反應的相關的離子種類也不同,。例如磷酸型燃料電池（PAFC）、質子膜燃料電池（PEFMC）反應中與氫離子（H+）相關,，發(fā)生的反應也會有些不同：
負極（燃料極）： H2 → 2 H + + 2 e –
正極（空氣極）： 2 H + + 1/2 O2 + 2 e – → H2O
電池反應： H2 + 1/2 O2 → H2O
圖1為氫氧燃料電池的構成模式,、圖2為氫氧燃料電池的反應循環(huán)。
圖1 氫氧燃料電池的構成模式 圖2 氫氧燃料電池的反應循環(huán)
從圖中可看出：
在燃料極上,，供給的燃料氣體中的H2分解為H + 和e – ,，H + 移動到電解質中與空氣極側供給的O2發(fā)生反應,；而e – 則經(jīng)外部負荷電路，再返回空氣極側,，參與空氣極側的反應,。 這些反應促使e – 不斷經(jīng)由外部負荷電路，因而形成了電流,，構成了燃料電池的“發(fā)電”,。
從燃料電池總體的反應看來，僅僅發(fā)生H2和O2的反應而生成水（H2O）,，H2的化學能則都轉換成了電能,。實際上電極還存在電阻，還會由此生成部分熱能,，因此,，能量轉換還是有一定損失的。
