燃料电池热力学（三）

燃料电池热力学热力学：即评价一个反应有没有没可能发生、能不能发生的依据，即判断反应是否能够自发发生；通过热力学可以计算出燃料电池各个参数的理
论值 燃料电池效率 燃料电池热力学总结 可逆效率?燃料电池的可逆效率燃料电池的可逆效率定义为有用功与燃料总能量的比值，其中燃料电
池能从燃料中提取的最大能量是燃料的燃烧焓，燃料中能够转化为电能的最大能量是吉布斯自由能，所以燃料电池的可逆效率是：对于反应：
可逆效率?燃料电池的可逆效率所以燃料电池的可逆效率这就是燃料电池最大的效率。我们以为燃料电池可以达到最高100%的效率，但是
热力学告诉我们，燃料电池的最大效率只能达到83%。?卡诺热机的效率传统的卡诺热机的最大热效率可逆效率燃料电池效率与卡诺热机效率比较
如右图所示，卡诺热机的效率随着工作温度上升（TH）效率逐渐升高，而燃料电池的效率随着温度上升逐渐降低。燃料电池在低温时可逆效率比卡
诺热机比有显著优势，但是在高温时这种优势消失。燃料电池在100℃处有一处拐点，那是液态水和气态水的熵差引起的。实际效率?燃料电池的
实际效率实际操作过程中，燃料电池的效率总是比可逆效率要低，这主要是因为燃料电池在工作时会有电压损耗和燃料损耗，燃料电池的实际效率定
义为：其中是热力学可逆效率，；是电压效率因此根据I-V曲线，电流越大，工作电压越低，燃料电池的电压效率越低，也就是说燃料电池负载
越大，效率越低，负载越低，效率越高；实际效率?燃料电池的实际效率是燃料电池的燃料利用率，因为在燃料电池实际工作过程中，并不是所有
燃料都会参与作有用功，有一部分燃料可能会被副反应消耗，有的燃料只是从流道中流过而不参与任何反应。i：燃料电池工作电流；vfuel是
是燃料的供给速率燃料电池热力学总结热力学势?内能：焓：吉布斯自由能：亥姆霍兹自由能：内能U系统内部所包含的能量，可以理解为建
立一个系统所需要的全部能量焓H建立一个系统所需要的全部能量+为系统创造相应空间所需要的功亥姆霍兹自由能F建立一个系统所需要的全
部能量-系统环境自发传热提供的能量吉布斯自由能G建立一个系统所需要的全部能量+为系统创造相应空间所需要的功-系统环境通过自发传热
提供的能量-TS燃料电池热力学总结?反应焓：是我们能够从燃料中所能提取的最大能量?fH=-245KJ/mol?fH=-285.
8KJ/mol燃料做功的潜能：吉布斯自由能在恒温恒压条件下，吉布斯自由能是燃料能够对外做功的最大值。燃料电池的可逆电压也就是热力学
平衡状态下的理论电压，也是燃料电池的开路电压??fG=-228.57KJ/mol?fG=-237.13KJ/mol可逆电压与温
度的关系可逆电压与压强的关系燃料电池热力学总结?可逆电压与浓度的关系：能斯特方程能斯特方程勾勒出电池可逆电压与物质浓度、气压之间的
关系，是燃料电池热力学的核心，是计算燃料电池开路电压最常用的方程对于氢-氧反应各种燃料标准电势随着温度的变化关系燃料电池热力学总结
?化学势化学势度量了系统中吉布斯自由能如何随系统化学性质变化而变化。燃料电池可逆效率燃料电池的可逆效率定义为有用功与燃料总能量的比
值燃料电池可逆效率与卡诺热机效率随温度的变化燃料电池热力学总结?燃料电池实际效率其中是热力学可逆效率，；是电压效率是燃料电池的燃料利用率，燃料电池i-v-P曲线感谢观看！！