易错4 氢燃料电池组成与工作原理《新能源汽车基础知识》山东省（春季高考）车辆维修类 易错题精讲

山东省春考《汽车发动机构造与维修》 易错题精讲 易错点4 氢燃料电池组成与工作原理 1. 核心易错点说明 易错内容：氢燃料电池阳极、阴极反应过程混淆，易把燃料电池和锂电池储能原理等同；分不清氢气、氧气参与的电极反应；对化学能直接转化电能的特点记忆出错。 易错原因：对电化学反应过程理解不透彻，混淆阴阳极介质反应，无法区分燃料电池、发电装置与储能锂电池、储电装置本质差异。 2. 避错总攻略 （1）氢燃料电池核心结构 阳极、阴极、质子交换膜；配套氢气供给、空气供给、冷却系统。 （2）阳极通入氢气 H₂：氢气分解为氢离子H⁺和电子；电子无法穿过质子交换膜，只能经外部电路形成电流；氢离子穿过质子交换膜到达阴极。 （3）阴极通入空气中氧气 O₂：氢离子、电子与氧气发生反应，生成物为水。 锂电池：预先储存化学能，放电时释放，属于储能装置； 氢燃料电池：持续通入氢、氧实时发生化学反应发电，无储能功能，属于发电装置，无燃烧过程。 （4）高频避坑要点 ① 氢气在阳极参与反应，氧气在阴极参与反应，不可颠倒； ② 反应产物只有水，零污染物排放，无燃烧、无高温废气； ③ 燃料电池自身不能存电，停止供氢即停止发电，和锂电池原理完全不同； ④ 电子走外部电路形成驱动电流，氢离子走质子交换膜。 例 1 氢燃料电池中通入氢气、发生分解反应的电极是（ ）。 A. 阳极 B. 阴极 C. 质子交换膜 D. 冷却极板 【错解】B 【错因】记反阳极、阴极对应的反应气体，混淆氢、氧接入电极。 【正解】A 【避错攻略】阳极进氢气，阴极进氧气；氢分解，氧结合生成水。 【解析】氢气输送至阳极，在催化剂作用下分解为氢离子与自由电子，是整个电化学反应的起点。 例 2 氢燃料电池与锂离子电池最本质区别是（ ）。 A. 都依靠化学反应产生电能 B. 燃料电池是实时发电装置，锂电池是储能装置 C. 二者都需要加注氢气才能工作 D. 二者充放电流程完全一致 【错解】A/C 【错因】只记住都能放电，分不清发电和储能的核心差异。 【正解】B 【避错攻略】锂电池提前存电；燃料电池持续供氢才发电，无储能能力。 【解析】锂电池内部预先储存化学能量；氢燃料电池依靠持续供给氢气、氧气实时反应发电，本身不储存电能，二者本质不同。 例 3 氢燃料电池电化学反应的唯一生成物是（ ）。 A. 二氧化碳 B. 一氧化碳 C. 水 D. 氮氧化物 【错解】A/D 【错因】和燃油发动机燃烧产物混淆，误以为会产生尾气污染物。 【正解】C 【避错攻略】氢 + 氧反应只生成水，无燃烧、无碳排放。 【解析】阳极氢离子、外部电路电子到达阴极，与氧气化合生成水，全程无有害尾气排放。 1.氢燃料电池中允许氢离子穿过、阻隔电子的部件是（ ）。 A. 阳极极板 B. 质子交换膜 C. 阴极极板 D. 氢气管道 【答案】B 【解析】质子交换膜只允许氢离子通过，电子只能走外部电路形成驱动电流。 2.电子在氢燃料电池内的运动路径为（ ）。 A. 阳极→质子交换膜→阴极 B. 阳极→外部用电设备→阴极 C. 阴极→质子交换膜→阳极 D. 阴极→外部管路→阳极 【答案】B 【解析】电子无法穿透质子交换膜，只能经外部电路流向阴极，形成整车供电电流。 3.下列关于氢燃料电池说法错误的是（ ）。 A. 反应不发生燃烧 B. 持续供给氢气才能持续发电 C. 可像锂电池一样提前储存电能 D. 阴极通入空气获取氧气 【答案】C 【解析】燃料电池无储能功能，停止供应氢气，发电立刻停止。 1.关于氢燃料电池原理说法正确的是（ ）。 A. 氧气在阳极发生反应 B. 燃料电池属于储能类电池 C. 反应产物只有水，无污染 D. 电子可直接穿过质子交换膜 【答案】C 【解析】氢气在阳极反应；燃料电池为发电装置；电子不能穿过质子交换膜。 2.氢燃料电池阴极参与反应的气体是（ ）。 A. 氢气 B. 氧气 C. 氮气 D. 氦气 【答案】B 【解析】阴极通入空气，利用空气中的氧气与氢离子、电子结合生成水。 3.下列不属于氢燃料电池核心组成的是（ ）。 A. 阳极 B. 阴极 C. 质子交换膜 D. 电解液（锂电池专用） 【答案】D 【解析】电解液是锂离子电池部件，氢燃料电池依靠质子交换膜传导氢离子，无液态电解液结构。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $