质子交换膜流动池的核心工作原理依托质子交换膜的离子传导特性,结合流道内反应介质的动态流动,完成电化学反应与能量转换,具体过程如下:
介质供给与扩散
加湿后的氢气(阳极燃料)和氧气/空气(阴极氧化剂),通过双极板的专属流道持续流动,均匀扩散到气体扩散层,抵达两侧催化层的反应界面。
阳极氧化反应
氢气在阳极铂基催化剂作用下发生分解。
质子与电子的定向迁移
质子可穿过质子交换膜(如Nafion全氟磺酸膜)直达阴极,电子无法穿透膜体,只能经外电路定向流动,形成可对外做功的直流电流。
阴极还原反应
氧气在阴极催化剂作用下,与迁移而来的质子、外电路电子结合,生成一副产物水。
产物排出与循环
质子交换膜流动池流动的反应气会快速吹扫带走生成的水,避免流道“淹水”堵塞,保障反应介质持续供给,让电化学反应连续稳定进行,全程工作温度仅60-80℃,0污染排放。