鋇燃料電池

鋇燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低、燃料易於貯運、可使用溫度範圍寬及污染小等特點。作為一種高能化學電源，擁有良好的套用前景，因此很多研究學者與單位對其進行了研究。鋇是位於元素周期表第二主族的元素，屬於鹼土金屬元素。鋇與鎂的性質相似，因此鋇燃料電池一定程度上可以參考鎂燃料電池。而目前由於金屬鎂比鋇更容易獲得，故鋇燃料電池的研究情況不如鎂燃料電池。

反應原理

鋇燃料電池主要由鋇合金陽極，中性鹽電解質和空氣(氧氣或其它氧化劑)陰極三部分組成。鋇以及鋇合金是非常活潑的金屬，適合用作陽極材料。陰極氧化劑可以利用空氣或者海水中的氧，還有過氧化氫和次氯酸鹽等，根據氧化劑不同，目前研究的燃料電池可分為鋇-空氣燃料電池，鋇-過氧化氫燃料電池，鋇-次氯酸鹽燃料電池。

鋇-空氣燃料電池

1.中性鹽條件下鋇-空氣燃料電池的放電反應機理如下：

陽極反應：Ba→Ba+2e

陰極反應：O+ 2HO+ 4e→4OH

電池總反應：Ba +1/2O+HO→Ba(OH)

2.中性鹽電解質鋇-空氣燃料電池的寄生反應：

析氫反應：Ba+2HO→Mg(OH)+H↑

鋇-過氧化氫燃料電池

1.中性鹽電解質鋇-過氧化氫燃料電池的放電反應：

陽極反應：Ba→Ba+ 2e

陰極反應：OH+HO+ 2e→3OH

電池總反應： Ba+OH+HO→Ba+3OH

2.中性鹽電解質鋇-過氧化氫燃料電池的寄生反應：

分解反應：2HO→2HO+O↑

沉澱反應：Ba+ 2OH→Ba(OH)(s) ，Ba+CO→BaCO(s)

析氫反應：Ba+2HO→Ba(OH)+H↑

3.酸性條件下鋇-過氧化氫燃料電池的放電反應機理如下：

陽極反應：Ba→Ba+ 2e

陰極反應：HO+2H+ 2e→2HO

電池反應：Ba+HO+2H→Ba+2HO

鋇-次氯酸鹽燃料電池

1.中性鹽電解質鋇-次氯酸鹽燃料電池的放電反應：

陽極反應：Ba→Ba+2e

陰極反應：ClO+ HO+2e→Cl+2OH

電池總反應：Ba+ClO+HO→Cl+2OH

2.中性鹽電解質鋇-次氯酸鹽燃料電池的寄生反應：

分解反應：2ClO→Cl+ClO

沉澱反應：Ba+2OH→Ba(OH)(s) ，Ba+CO→BaCO(s)

析氫反應：Ba+2HO→Ba(OH)+H↑

套用前景

鋇燃料電池作為一種環境友好的高性能電源，特別是中性鹽或海水電解質鋇燃料電池系統，有著優良的性能價格比。可以通過開發各種新型的鋇合金陽極、陰極電催化劑和電解質添加劑以及最佳化陰極結構，使鋇燃料電池的研究能夠獲得突破性的進展。鋇燃料電池在可移動電子設備電源、自主式潛航器電源、海洋水下儀器電源和備用電源等方面，具有非常廣闊的套用前景。