氨气燃料电池工作原理

氨气燃料电池（Ammonia Fuel Cell，简称AFC）是一种基于氨气作为燃料的电化学发电装置。

氨气燃料电池的工作原理如下：

1. 氨气的提供：氨气作为燃料，通过储氢装置储存，然后由供气系统输送到氧气电极（正极）上。

2. 氧气的供应：氧气通过氢氧化钾（KOH）溶液浸泡的氧气电极，通过外部氧气供应装置供应。氧气在正极与氨气相遇时，发生氧气还原反应。

3. 氨氧化反应：在氧气电极的阳极上，氨气与氧气发生氨氧化反应，生成氮气、水和电子。氮气会逸出，水则通过电解液传递到阴极。

4. 电子传导：氨氧化反应中释放的电子通过外部电路传导到阴极上，供给外部设备使用，从而产生电能。

5. 氢离子传递：在氨氧化反应的过程中，氨气在供氧电极上被氢氧化钾溶液溶解成氨根离子和氢离子。氢离子通过电解质电解液穿过隔离膜，从阴极侧传递到阳极侧。

6. 电子和氢离子的再结合：氢离子与在阳极侧通过氧气还原产生的电子在阳极侧再结合，产生水。

7. 电流的闭合：电子和氢离子的再结合改变了溶液中的电荷状态，在闭合电路中形成了电流。

8. 发电效果：以上循环反应不断进行，从而产生稳定的电流，提供给外部设备使用。

氨气燃料电池的工作原理相比传统的燃料电池有着以下优势：

1. 氨气燃料电池使用的氨气燃料廉价、易得，并且氨气的储存和输送相对方便，降低了成本和供应链风险。

2. 氨气燃料电池的发电效率高，能够稳定产生电能。

3. 氨气燃料电池不会产生温室气体等有害排放物质，对环境友好。

然而，氨气燃料电池也存在一些挑战，如氨气的储存需要一定的技术支持，氨气在高温下易挥发等。因此，继续改进氨气燃料电池的关键技术和解决相关问题是未来的发展方向。