燃料电池的电极方程式

燃料电池电极方程式涉及氧化还原反应。阳极反应为氢气失去电子生成氢离子：2H₂ → 4H⁺ + 4e⁻。阴极反应为氧气得到电子与氢离子结合生成水：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O。整个电池反应方程式为2H₂ + O₂ → 2H₂O，释放能量。实际应用中，氢燃料电池每产生1千瓦时电能，需要约0.025千克氢气和0.2千克氧气，同时生成0.225克水。不同类型的燃料电池，如质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池，电极反应方程式会有所差异。

电极材料选择直接影响燃料电池性能。铂基催化剂在阴极促进氧还原反应，提高电子转移效率。阳极常用镍基材料增强氢气分解活性。燃料电池工作温度范围广，从室温到1000摄氏度不等，高温燃料电池如熔融碳酸盐型使用镍和氧化钇稳定的氧化锆作为电极材料。电极结构设计也至关重要，3多孔电极结构增大反应接触面积，提升电池输出功率达30%以上。