燃料电池动力学?动力学：通常指的是电极反应动力学，是研究阳极、阴极电化学反应快慢的一门分支学科。通过研究动力学，可以从电化学反应角度上分析并
提高燃料电池的性能。燃料电池的过电势来自于三个部分，其中就是由电极反应动力缓慢导致的活化过电势电流与电荷?电流电流的产生是电子/离
子的流动产生的，而电子由电化学反应产生或消耗，所以电流是电化学反应的直接度量，体现了电化学反应的速率；电流的定义：电流是单位时间内
通过的电荷数式中Q是电荷电量（单位库伦C），I是电流（单位安培A）?电荷电流密度电流密度：单位面积上电流，比电流更基本，排除面积的
干扰，可以用于比较不同面积电极之间的反应速率i的单位是A/cm2反应速率反应速率根据法拉定律式中ζ表示反应进度，也就是消耗的反应物
的摩尔量；n是每摩尔反应物传输的电子数量；F是法拉第常数，用于将摩尔数转化为电荷量，F=96485C/mol代入上式，电流可以改
写为就是反应速率，表示单位时间内消耗的反应物的量，单位mol/s；??反应速率单位面积的反应速率举例：给一个燃料电池系统提供5s
ccm（cm3/min）的氢气（标准状态），假设氢气利用率100%，单片面积300cm2那么根据气体状态方程，反应速率就是：活化
能活化能限定反应速率从热力写角度看，燃料与氧气反应后的总能量比反应前低，所以反应可以自发进行；从动力学角度看，燃料与氧气反应过程中
需要克服能量壁垒，能量壁垒的存在阻碍了反应的进行，使得反应速率不能无限进行，这个能量壁垒被称为“活化能”；活化能的来源以氢气氧化为
例，实际上由多个基本反应组成：尽管反应的整体是能量降低的过程，但是基本反应步骤中并都是能量降低的反应，反应物到中间活化态需要翻越一
个能量“山坡”，“山坡”就成为了反应的活化能；基本反应中速率最慢的步骤称为速率限制步骤，整体反应速率由它所决定。?中间活化态反应速
率?活化能决定反应速率统计力学认为，达到中间活化态的概率依赖于活化能：式中，反应物到中间活化态的活化能反应速率用统计力学可以写成：
式中，表示正方向的反应速率，是反应物的表面浓度，是中间活化态衰变到生成物的速率则逆向反应速率为：?净反应速率对于任何一个反应
，都会同时向正向和逆向两个方向进行，当某一个方向的反应速率比另一个方向反应速率快时，从结果上看就表现为只向其中一个方向反应，，净
反应速率表达为：式中，表示反应物的浓度，是中间活化态衰变到反应物的速率，表示逆向反应活化能大小交换电流密度?净电流密度根据
电流密度，正向与逆向电流密度分别为：净电流密度等于两者之差：这就是燃料电池对外输出的电流大小，若表示氧化反应，表示逆向的还原反应
，那么当氧化反应速率大于还原反应速率时，装置对外输出电流，表现为燃料电池；当还原速率大于还原反应速率，外界输入电流，装置表现为电解
池。?交换电流密度当装置处于热力学平衡状态时，也就是开路状态时，正向电流密度与逆向电流密度相等，此时净电流为零：这是电流密度称作交
换电流密度；此时虽然净电流密度为零，但是正向反应和逆向反应都以的速率发生着，系统处于动态平衡之中。感谢观看！！ |
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