文章“氫燃料電池的氫滲透-質子交換膜隔絕氣體嗎？”中有一個觀點，燃料電池在開路時其電壓低于理論電壓1.23V。而且指出開路的氫燃料電池的内部電流和反應氣體的滲透與這個低的開路電壓有關。

上述電壓的降低就是這裡要分析的燃料電池的電壓損耗問題。氫燃料電池的電壓損耗，除了提及​的内部電流和滲透損耗，還有活化損耗、歐姆損耗和濃度極化。

先說活化極化損耗。首先我們應該先理解什麼是活化極化。活化極化就是由于電極電化學反應延遲而引起其電位偏離平衡電位的現象。在電流密度低下容易出現活化極化。随電流密度提高，活化極化損耗降低。活化極化除與電流密度有關外，還與電極材料有關，但與攪拌無關。因此，活化極化還分為陽極極化和陰極極化。陽極極化和陰極極化分别對燃料電池的電子釋放與吸收不利。為陽極利于釋放電子，必須使陽極電位更正于平衡電位；為陰極利于吸收電子，必須使陰極電位更負于平衡電位。這個陽極對平衡電位的更正和陰極對平衡電位的更負就會産生活化極化損耗。

活化極化如何表征呢？一般采用塔菲爾（Tafel）方程:

其中，b就代表塔菲爾斜率,

塔菲爾方程對燃料電池的活化損耗隻是經驗表征。需要說明的是，塔菲爾斜率b具有非常重要的意義，b越小，在燃料電​池​極化曲線上表明導電性越好。

第二個影響因素是歐姆損耗。歐姆損耗主要是針對燃料電池中的離子和電子。質子交換膜雖然允許質子通過，但有一定的阻抗；質子交換膜限制的電子通過外電路經導電元件到達陰極，也會産生一定的阻抗。當然質子交換膜也會限制陰離子從陰極到陽極。這些阻抗加上接觸電阻産生的電壓損失就歐姆損耗。陽極質子和陰極陰離子統稱離子流，離子流阻抗包括陽極電極、陰極電極和質子交換膜電阻，電子流阻抗包括外電路電阻。而且電子流電阻與離子流電阻相比非常小，可以忽略不計；陽極離子流電阻和陰極離子電阻統稱為接觸電阻，因此，總的歐姆電阻就是接觸電阻和質子交換膜電阻。典型的歐姆電阻為0.1~0.2Ωcm²。

第三個影響因素是濃度極化。濃度極化是由于電化學反應中的反應物快速消耗形成濃度梯度時産生的。催化劑表面的反應物濃度随電流密度升高而降低。當電流密度最大時，表面的反應物濃度将降至0，這時表明反應物的消耗速率和擴散速率相等。這時的最大電流就是極限電流密度。濃度極化引起的電壓損耗與電流密度的關系如下式。

簡單關系就是，反應物濃度影響電流密度，電流密度影響電壓損耗。

整個來說，氫燃料電池的電壓損耗包括活化損耗、内部電流和滲透損耗、歐姆損耗以及濃度損耗。深入分析影響電壓損耗的因素，對我們理解氫燃料電池電位有重要的意義。事實上，氫​燃料電池工作的電壓隻有理論電壓的一半左右，可見電壓損耗對電池的影響是很大的。

關注上述二維碼，前往微信公衆号“短平快之氫燃料電池”，了解更多你想了解的!

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!