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燃料電池的效率、功率與溫度有什么關系?

張書一 686
文章來源:張書一
100℃,但是豐田又在搞120℃?針對這個問題,本文從以下四個方面對燃料電池效率、功率與溫度之間的關系進行了分析。

PART 01
燃料電池開路電壓OCV隨溫度升高而降低,那么效率隨溫度升高而降低?這個效率是什么效率?
費曼在《物理學講義》中寫道“我們應該認識到在今天的物理學中,我們還不理解什么是能量---這一點非常重要”。
能量是什么?熱力學第一定律告訴我們,能量既不能制造也不能湮滅,他跑來跑去,他就在那里。在他跑來跑去的過程中,我們總結出兩個好用的概念來描述能量,那就是“熱量”和“功”。
進一步的,我們認為“功”是一種高等級的能量,他能隨意的轉變為其他任何能量,而“熱量”則是最低等級的能量,其他能量轉化為熱量很容易。這就是熱力學第二定律,熵增定律。
焓,熱力學中表征物質系統能量的一個重要狀態參量。吉布斯自由能,可以自由轉化的那部分能量。
在室溫常壓下,氫-氧燃料電池△G=-237.3kJ/mol; △H=-286kJ/mol;H=G+TS (熱力學第二定律:熵S)
單堆開路電壓公式:E=△G/nF=1.25V (E為開路電壓,n為電子數、F為法拉第常數)。
可逆高熱值效率:e=△G/△H=83%
從這個角度,溫度越高,開路電壓越低。(對熱量來說,溫度越高,熱量品級越高。更高溫度的反應生成水,代表了排出更高品級的熱量)溫度越高,可逆熱效率越低。(談到效率,必然有能量損耗,此處的能量損失指的是熵)

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