[科普中国]-联氨空气碱性燃料电池

联氨空气碱性燃料电池（Hydrazine air alkaline fuel cell）是一种以联氨做燃料的燃料电池。联氨空气碱性燃料电池具有燃料易运输与储存、重量轻、体积小、能量效率高等优点，具有广阔的应用前景，尤其适用于便携式电源1。

工作原理联氨，又名肼（N2H4），是一种无色发烟的、具有腐蚀性和强还原性的强碱性液体，有毒，有刺激性臭味，相对密度为1.013，沸点为113.5℃，有吸湿性，需密封在阴凉处保存。国防科技上主要用于火箭和喷气发动机的燃料部分。在军事上，联氨空气碱性电池作为体积能量密度高、无噪音及携带轻便的电池电源装置，已引起了人们越来越大的兴趣。

联氨分子的结构示意图如右图所示。联氨分子中只含有氮元素和氢元素，完全反应后只有氮气和水。氮气占空气总量的79%，因而作为合成联氨的原材料，来源广泛。

联氨发生电化学完全反应时，产物只有氮气和水，DHFC的半电池反应和总反应如下式：

阳极反应：

阴极反应：

总反应：

优势联氨空气碱性燃料电池具有燃料易运输与储存、重量轻、体积小、能量效率高等优点，具有广阔的应用前景，尤其适用于便携式电源。

环保联氨发生电化学完全反应时，产物只有氮气和水，因而反应过程较环保。

简便在整个电池反应中，生成物为氮气和水，电子在外电路定向移动形成电流，氮气和水都很容易从电池中直接排出，因此DHFC燃料电池系统设计较简单。

局限性与质子交换膜燃料电池不同的是，联氨从阳极向阴极的渗透是DHFC发展的一个问题，联氨正离子具有较高的扩散速率，这样联氨就很容易从阳极通过电解质渗透到阴极，这会带来两个负面影响：一是降低了联氨的利用率，二是渗透过来的联氨与氧在阴极催化剂上的反应相互竞争，在阴极形成混合电位，降低了阴极催化剂和氧的利用率，导致电池性能明显下降。

联氨空气碱性燃料电池的应用一种新型联氨空气碱性燃料电池属封闭型，可防止讨厌气体逸入大气。100W燃料电池电解液中的联氨含量 为2%，采用铂阳 极和镍阴极，电流密度为600mA/cm3，是一种自控式实用电池2。

装置在圆形套中的燃料电池可在各种位置状态下工作。这种燃料电池特别适合用作气象仪器的组件，空投在高山、冰山和冰川上使用。

法美合作研究开发出一种紧密(凑)型10kw联氨空气碱性燃料。该装置采用两个隔离的电解液回路。补充的燃 料和 氧化剂经计量进入回流中，以使反应物的浓度保持稳定。如右图所示，用银作过氧化氢电极，用钴作联氨电极。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学