2025东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司招聘3人笔试历年难易错考点试卷带答案解析试卷3套

2025东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司招聘3人笔试历年难易错考点试卷带答案解析（第1套）一、单项选择题下列各题只有一个正确答案，请选出最恰当的选项（共30题）1、在质子交换膜燃料电池中，哪个组件负责传递质子并阻隔电子和反应气体的通过？A.双极板B.气体扩散层C.质子交换膜D.催化剂层2、氢气中的微量一氧化碳（CO）对燃料电池性能的主要影响机制是什么？A.稀释氢气浓度，降低反应物分压B.导致系统温度异常升高C.与催化剂活性位点结合，造成中毒D.破坏质子交换膜的化学结构3、为了维持燃料电池堆的最佳工作温度，通常采用哪种系统进行管理？A.燃料压力调节系统B.气体纯化系统C.热管理系统D.电压均衡系统4、燃料电池堆通常由多个单电池串联组成，其主要目的是什么？A.增加输出电流B.降低系统运行压力C.提高输出电压D.减少催化剂用量5、下列哪项是导致质子交换膜燃料电池寿命缩短的主要因素？A.氢气压力过高B.阴极催化剂的腐蚀C.空气湿度恒定D.外部电路电阻增大6、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，氢气在阳极发生的主要电化学反应是？A.氧气获得电子生成氢氧根离子B.氢气失去电子生成质子和电子C.水分子分解为氢气和氧气D.质子与电子结合生成氢气7、质子交换膜（PEM）在燃料电池中的核心功能不包括以下哪一项？A.传导质子（H⁺）B.阻隔氢气与氧气直接接触C.作为电子导体传递电流D.支撑膜电极结构8、燃料电池与传统内燃机相比，其主要优势不包括？A.能量转换效率更高B.工作时无机械振动和噪音C.可使用多种碳基燃料（如汽油、柴油）直接发电D.排放物仅为水（使用纯氢时）9、在膜电极组件（MEA）中，催化层的主要作用是？A.储存氢气和氧气B.提供电子传导路径C.加速电极上的电化学反应速率D.散发电池工作产生的热量10、以下哪种因素最可能导致质子交换膜燃料电池性能随时间衰减？A.长期运行中质子交换膜发生化学降解B.阴极氧气压力持续升高C.电解质溶液浓度逐渐增大D.外电路电阻周期性减小11、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，氢气在阳极发生的主要电化学反应是？A.O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂OB.2H₂O→2H₂+O₂C.2H₂→4H⁺+4e⁻D.4H⁺+4e⁻→2H₂12、下列材料中，最常用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜的是？A.氧化锆（ZrO₂）B.磷酸掺杂聚苯并咪唑（PBI）C.全氟磺酸聚合物（如Nafion）D.镍基合金13、燃料电池的理论最大效率主要受限于以下哪个热力学定律？A.热力学第一定律（能量守恒）B.热力学第二定律（熵增原理）C.热力学第三定律（绝对零度不可达）D.能斯特方程14、在PEMFC的膜电极组件（MEA）中，催化层的主要功能是？A.分隔阳极与阴极，防止气体互窜B.传导质子并支撑电极结构C.为电化学反应提供活性位点，并促进电子、质子、反应气体及产物水的传输D.均匀分配反应气体并排出生成水15、为提高PEMFC在高功率输出时的性能，下列措施中最有效的是？A.升高工作温度至200℃以上B.增加阴极氧气分压（如采用增压空气）C.减小质子交换膜厚度D.降低氢气进气湿度16、氢燃料电池的基本工作原理可描述为以下哪种过程？A.氢气在阴极被氧化，氧气在阳极被还原，生成水并释放电能B.氢气在阳极被氧化释放电子，氧气在阴极被还原，电子经外电路做功生成水C.氢气与氧气直接燃烧产生高温高压气体推动涡轮发电D.电解水产生氢气和氧气，并将化学能以热能形式储存17、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，目前商业应用最广泛的阴极催化剂材料是？A.铁/氮-碳（Fe/N-C）非贵金属催化剂B.钴基氧化物C.铂（Pt）或铂合金D.镍-钼合金18、根据国家标准GB/T20042.1，以下哪项属于质子交换膜燃料电池的规范性技术文件范畴？A.燃料电池整车碰撞安全测试方法B.氢气站建设与审批流程C.电催化剂、质子交换膜等关键部件的术语与测试方法D.燃料电池公交车运营调度规范19、燃料电池电堆运行中，“水热管理”的核心目标是？A.最大化氢气利用率，减少尾排氢气浓度B.维持膜充分水合以保障质子传导率，同时防止电极“水淹”或“干膜”C.提高冷却液出口温度以实现废热高效回收D.降低空气压缩机功耗，提升系统净输出功率20、在燃料电池极化曲线中，高电流密度区域电压陡降的主要原因是？A.电极表面电化学反应活化能过高B.膜与接触电阻引起的欧姆损耗C.反应气体在电极孔隙内扩散受阻导致浓差极化D.双电层电容充放电造成的动态延迟21、氢燃料电池工作时，氢气在阳极失去电子后，产生的质子通过什么部件迁移到阴极？A.催化剂层B.气体扩散层C.质子交换膜D.双极板22、在氢燃料电池系统中，哪个辅助部件负责为电堆提供压缩空气，其功耗约占辅助系统总功耗的80%？A.氢气循环泵B.水泵C.空压机D.加湿器23、下列哪种氢气储存方式是目前技术最成熟、应用最广泛的？A.低温液态储氢B.固态合金储氢C.高压气态储氢D.有机液体储氢24、影响氢燃料电池实际工作效率的主要因素不包括以下哪一项？A.工作温度B.电流密度C.燃料利用率D.外界环境湿度25、氢燃料电池系统中，用于维持电堆温度稳定、控制内部水含量的关键子系统是什么？A.控制系统B.氢气循环系统C.水热管理系统D.空气供应系统26、氢燃料电池的基本工作原理是基于以下哪种过程？A.氢气与氧气的直接燃烧反应B.电解水的逆反应C.光催化分解水制氢D.金属与酸的置换反应27、在典型的质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，其正常工作温度范围通常是？A.200℃以上B.120℃～180℃C.60℃～80℃D.0℃～30℃28、目前氢燃料电池汽车最主流的车载储氢方式是？A.金属氢化物储氢B.有机液体储氢C.低温液态储氢D.高压气态储氢29、关于燃料电池的能量转换效率，下列说法正确的是？A.燃料电池效率受卡诺循环限制，通常低于内燃机B.燃料电池理论效率可达85%以上，实际效率一般为40%～60%C.燃料电池效率随温度升高而持续下降D.燃料电池仅能将化学能转化为热能30、在酸性电解质的氢氧燃料电池中，正极（阴极）发生的反应是？A.2H₂→4H⁺+4e⁻B.O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂OC.2H₂O→O₂+4H⁺+4e⁻D.O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻二、多项选择题下列各题有多个正确答案，请选出所有正确选项（共15题）31、氢燃料电池的基本工作原理是将化学能直接转化为电能，下列关于其工作过程的描述，正确的是？A.氢气在阳极被氧化，失去电子，电子经外电路流向阴极B.氧气在阴极被还原，与从阳极迁移过来的质子结合生成水C.整个反应过程需要外部持续提供热能才能维持D.质子（H⁺）通过电解质（如质子交换膜）从阳极迁移到阴极32、质子交换膜燃料电池（PEMFC）对水质和湿度极为敏感，下列哪些故障属于其典型的“水管理”失衡问题？A.膜干（MembraneDry-out）B.催化剂中毒C.水淹（Flooding）D.双极板腐蚀33、在氢燃料电池系统中，空气供给系统（阴极侧）的主要功能包括以下哪些？A.为阴极反应提供氧气B.带走电池反应生成的热量C.吹扫阴极侧积聚的液态水D.维持阳极氢气的循环利用34、衡量燃料电池性能的关键指标中，以下哪些参数与其能量转换效率直接相关？A.工作电压B.燃料利用率C.比功率（kW/kg）D.极化曲线斜率35、关于质子交换膜（PEM）的特性，以下描述正确的是？A.允许质子（H⁺）通过，但阻止电子和气体渗透B.需在湿润环境下工作以维持质子传导能力C.其主要成分通常为全氟磺酸类聚合物（如Nafion）D.可在800°C以上的高温下长期稳定工作36、在氢燃料电池汽车中，为保证系统安全，通常设置多重氢气泄漏防护措施，以下哪些属于主动或被动安全设计？A.氢气浓度传感器实时监测B.电磁阀在碰撞或断电时自动切断氢源C.碳纤维缠绕储氢瓶具备抗冲击和火烧安全测试认证D.电堆外壳采用高强度铝合金材料37、影响质子交换膜燃料电池启动性能（尤其是低温启动）的主要因素包括？A.电堆内部残留液态水的冻结B.膜电极在低温下的质子传导率下降C.空压机在低温下的进气效率D.催化剂在低温下的反应活性降低38、下列哪些措施可用于缓解PEMFC运行中的“水淹”故障？A.提高空压机背压B.实施周期性脉冲排气C.优化流场设计（如蛇形流场）以增强排水能力D.降低阴极空气化学计量比39、氢气作为燃料电池的燃料，其储存方式直接影响系统的体积与安全性。目前车用主流高压气态储氢的压力等级通常为？A.35MPaB.70MPaC.100MPaD.15MPa40、在燃料电池系统控制策略中，“化学计量比”是关键参数。关于氢气与空气的化学计量比，以下说法正确的是？A.氢气化学计量比指实际供氢量与理论反应所需氢量之比B.空气化学计量比过低可能导致阳极“氢饥饿”，损害膜电极C.提高空气化学计量比有助于散热与排水，但会降低系统效率D.为提高效率，化学计量比应始终维持在1.041、氢燃料电池工作时，氢气在阳极发生氧化反应，其产生的电子和质子的去向是？A.电子通过外部电路流向阴极，产生电能B.质子通过电解质膜（如质子交换膜）迁移到阴极C.电子直接穿过电解质膜到达阴极D.质子通过外部电路流向阴极42、下列哪些是构成质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆的核心部件？A.双极板（BPP）B.气体扩散层（GDL）C.催化层（CL）D.燃料泵43、氢燃料电池系统中，负责储存和输送氢气燃料的关键组件包括？A.燃料电池堆B.燃料储罐C.燃料泵D.空气压缩机44、关于氢燃料电池系统中的膜电极组件（MEA），下列说法正确的是？A.它是燃料电池系统中成本占比最高的部件之一B.它由质子交换膜、催化层和气体扩散层构成C.它直接参与氢气和氧气的电化学反应D.它的主要功能是冷却系统45、氢气作为燃料电池燃料，其储存和运输面临的主要技术难点有哪些？A.氢气密度低，需要高压或低温液化以提高储运效率B.氢气易燃易爆，在密闭空间泄漏风险高C.氢气化学性质活泼，易与金属发生氢脆D.氢气生产成本低廉，无需技术突破三、判断题判断下列说法是否正确（共10题）46、氢燃料电池的工作原理是电解水的逆过程，通过氢气和氧气反应生成水并释放电能。A.正确B.错误47、在氢燃料电池中，氢气在阳极发生氧化反应，释放电子。A.正确B.错误48、氢燃料电池的能量转换效率通常低于传统内燃机。A.正确B.错误49、质子交换膜（PEM）在氢燃料电池中主要起传导电子的作用。A.正确B.错误50、氢燃料电池工作时需要持续供应氢气和氧气（或空气）。A.正确B.错误51、氢燃料电池的唯一排放物是水和热量。A.正确B.错误52、氢气在燃料电池中被输送到阴极进行反应。A.正确B.错误53、燃料电池电堆是氢燃料电池系统的核心部件。A.正确B.错误54、氢燃料电池系统通常包含氢气供给、空气供给、热管理和电控等子系统。A.正确B.错误55、氢燃料电池可以在无催化剂的条件下高效工作。A.正确B.错误

参考答案及解析1.【参考答案】C【解析】质子交换膜是燃料电池的核心部件之一，作为固态高分子电解质，其主要功能是允许质子（H+）从阳极传递到阴极[[3]]，同时有效阻隔电子和氢气、氧气等反应气体的直接混合[[6]]。双极板负责导电和流体分配，气体扩散层促进气体扩散，催化剂层则加速电化学反应。2.【参考答案】C【解析】氢气中的微量CO杂质会强烈吸附在燃料电池阳极的铂催化剂表面，占据本应用于氢气氧化的活性位点，导致催化剂中毒[[19]]。这种毒化作用会显著降低电化学反应速率，造成电池电压下降和性能衰减，即使浓度极低（如ppb级）也会产生严重影响[[20]]。3.【参考答案】C【解析】燃料电池在运行过程中会产生大量热量，为维持电堆在最适宜的温度区间（通常70-80°C）稳定工作，必须依赖热管理系统[[13]]。该系统通过水泵、节温器、冷却液循环等组件将反应生成的热量排出，防止因温度过高导致膜脱水或催化剂失活，或因温度过低影响反应动力学[[18]]。4.【参考答案】C【解析】单个燃料电池单体的输出电压较低（约0.6-0.8V），为满足实际应用所需的高电压，需将多个单电池串联连接[[31]]。在串联结构中，每个单体的电压叠加，从而显著提高整个电堆的总输出电压[[35]]。这种设计是构建实用化燃料电池系统的基础。5.【参考答案】B【解析】催化剂腐蚀，特别是阴极铂催化剂在高电位、动态循环或杂质影响下的溶解与团聚，是燃料电池衰减的关键机制[[42]]。此外，质子交换膜的化学降解、热降解及机械应力导致的裂纹或针孔也会显著缩短寿命[[39]]。这些材料的退化直接导致电池性能不可逆地下降。6.【参考答案】B【解析】在PEMFC中，氢气在阳极催化剂作用下发生氧化反应：H₂→2H⁺+2e⁻，即氢气失去电子生成质子（H⁺）和电子（e⁻）。质子穿过质子交换膜到达阴极，电子则通过外电路做功形成电流，最终在阴极与氧气、质子结合生成水。此过程是电解水的逆反应[[1]][[5]]。选项A描述的是碱性燃料电池阴极反应；C是电解水过程；D是电解或电镀中阴极可能发生的副反应，不符合PEMFC阳极行为。7.【参考答案】C【解析】质子交换膜的核心功能有三：一是选择性传导质子（H⁺），使离子电流形成回路；二是作为物理屏障，有效隔离阳极氢气与阴极氧气，防止气体互窜引发安全问题；三是作为膜电极（MEA）的基底，提供机械支撑[[11]][[16]]。但PEM是优良的电子绝缘体，**不允许**电子通过，否则会导致内部短路、能量损失。电子必须经外电路流动才能做功，这是燃料电池发电的关键机制。因此C项错误。8.【参考答案】C【解析】燃料电池（特别是PEMFC）使用纯氢为燃料时，理论效率可达60%以上，远高于内燃机的20–35%；其能量转换为电化学过程，无运动部件，因此运行安静平稳；唯一产物是水，真正零污染[[2]][[9]]。但**PEMFC对燃料纯度要求极高**，碳基燃料（如汽油、柴油）含硫、CO等杂质会毒化铂催化剂，必须经复杂重整、纯化后才能使用，无法“直接”发电。能直接使用碳氢燃料的是固体氧化物燃料电池（SOFC），但其工作温度高（>700°C），不属于本题所指主流车用PEMFC范畴。9.【参考答案】C【解析】膜电极组件（MEA）是PEMFC的“心脏”，由质子交换膜、催化层和气体扩散层构成。其中催化层通常由铂或铂合金纳米颗粒负载于高比表面积碳载体上构成，其核心作用是**降低氢氧化反应（阳极）和氧还原反应（阴极）的活化能垒，显著加速反应速率**[[12]][[14]]。若无催化剂，反应动力学极慢，无法实用。A项由外部供气系统完成；B项主要由双极板和气体扩散层中的导电碳材料承担；D项属热管理系统功能。10.【参考答案】A【解析】质子交换膜（如Nafion）在长期运行中会因自由基攻击（如·OH,·OOH）发生主链断裂或侧链脱落，导致膜变薄、针孔甚至穿孔，引发“氢气渗透”增加、质子传导率下降、气体互窜加剧，最终造成性能衰减与寿命缩短[[15]]。这是MEA耐久性的关键挑战之一。B项中适当提高阴极氧压可改善性能；C项错误，PEMFC使用固态聚合物膜，**无液态电解质**；D项外电路电阻减小有利于输出功率提升，非衰减原因。11.【参考答案】C【解析】质子交换膜燃料电池的基本原理是电解水的逆反应。在阳极，氢气（H₂）被催化剂分解，失去电子生成氢离子（H⁺），即发生氧化反应：2H₂→4H⁺+4e⁻。释放出的电子通过外电路流向阴极形成电流，而H⁺则穿过质子交换膜到达阴极，与氧气和电子结合生成水[[1]]。选项A是阴极的还原反应，B是电解水反应，D是氢气生成反应，均不符合题意。12.【参考答案】C【解析】质子交换膜是PEMFC的核心部件，需具备高质子传导率、良好的化学稳定性和机械强度。目前商业化PEMFC普遍采用全氟磺酸型聚合物膜（如杜邦公司的Nafion膜），其主链为聚四氟乙烯结构，侧链末端带有磺酸基团（-SO₃H），可在水合状态下高效传导H⁺[[21]]。氧化锆主要用于固体氧化物燃料电池（SOFC）电解质；磷酸掺杂PBI用于高温PEMFC；镍基合金是连接体或双极板材料，非膜材料。13.【参考答案】B【解析】燃料电池将化学能直接转化为电能，其理论最大效率由吉布斯自由能变（ΔG）与焓变（ΔH）之比决定，即η_max=ΔG/ΔH。由于ΔG=ΔH-TΔS，且任何实际能量转换过程都存在不可逆性（熵增），其效率必然低于100%，这正是热力学第二定律的体现[[1]]。热力学第一定律保证能量守恒，但不设定上限；能斯特方程用于计算电极电势，是工具而非限制根源。14.【参考答案】C【解析】膜电极组件（MEA）是PEMFC的核心，由质子交换膜、催化层（CL）和气体扩散层（GDL）组成。催化层涂覆于膜两侧，通常由铂/碳催化剂、离子导体（如Nafion离子omer）和孔隙构成，既是电化学反应（氢氧化与氧还原）的发生场所，又构成质子、电子、气体和水的多相传质通道[[23]]。选项A是双极板流场或膜的隔离作用；B主要指质子交换膜的功能；D是气体扩散层（GDL）与流场板的协同作用。15.【参考答案】B【解析】高功率输出时，阴极氧还原反应（ORR）动力学缓慢，易成为速率控制步骤，导致浓差极化显著增大。提高阴极氧气分压（如通过空压机增压进气）可直接提升氧气浓度，加速反应速率，有效缓解浓差极化，是提升高功率性能的常用工程手段[[25]]。选项A不适用于常规PEMFC（其工作温度通常为60–80℃，高温需用HT-PEMFC）；C虽可降低欧姆极化，但过薄易导致气体渗透和耐久性下降；D会降低膜水合度，反而增大欧姆阻抗。16.【参考答案】B【解析】氢燃料电池工作原理是电解水的逆反应：氢气在阳极（负极）发生氧化反应（H₂→2H⁺+2e⁻），释放的电子经外电路流向阴极做功；质子（H⁺）穿过质子交换膜到达阴极；氧气在阴极（正极）与电子、质子结合发生还原反应（½O₂+2H⁺+2e⁻→H₂O），总反应为2H₂+O₂→2H₂O，持续产生电能[[1]][[4]]。选项A电极反应颠倒；C描述的是氢内燃机；D是电解过程，方向相反。17.【参考答案】C【解析】铂基材料（Pt或Pt合金）因其对阳极氢氧化反应（HOR）和阴极氧还原反应（ORR）均具有优异的催化活性与稳定性，是目前PEMFC商业化产品中使用最广泛的催化剂[[11]][[13]]。尽管Fe/N-C等非贵金属催化剂研究进展显著[[19]]，但其耐久性与低温性能尚难全面替代铂基材料，目前尚未大规模商用。18.【参考答案】C【解析】GB/T20042《质子交换膜燃料电池》系列标准由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会归口，其中第1部分（GB/T20042.1）规定术语[[22]][[25]]，后续部分如第3、4、5部分分别规范电堆通用技术条件、电催化剂测试方法、质子交换膜测试方法等[[23]][[24]]，聚焦于核心部件的技术定义与检测，不涉及整车、基建或运营管理。19.【参考答案】B【解析】水热管理本质是协同调控电堆内部水含量与温度：质子交换膜需充分水合才能高效传导H⁺，缺水（干膜）导致欧姆阻抗剧增；但阴极生成水过多会堵塞气体扩散层孔隙，引发“水淹”，阻碍氧气传输。二者均严重劣化性能[[33]]。因此需通过冷却液流量、反应气湿度等参数精准控制，平衡水传递与热移除[[30]]。20.【参考答案】C【解析】极化曲线可分为三段：低电流区以**活化极化**（电化学反应动力学缓慢）为主；中电流区呈线性下降，主要由**欧姆极化**（膜、接触电阻）主导；高电流区电压急剧下降，源于**浓差极化**——反应物（尤其是阴极O₂）向反应界面扩散速率跟不上消耗速率，或生成水排出不畅阻碍传质，造成浓度梯度损失[[39]][[41]]。此区域性能对流道设计、气体扩散层结构极为敏感。21.【参考答案】C【解析】氢燃料电池中，氢气在阳极催化剂作用下分解为质子和电子，电子通过外电路形成电流，而质子则必须通过具有质子传导性的质子交换膜（如Nafion膜）才能到达阴极[[12]]。质子交换膜是核心组件，其性能直接影响电池效率和寿命[[14]]。22.【参考答案】C【解析】空压机用于为燃料电池阴极提供压力合适的空气（氧气源），其运行消耗的电能（寄生功耗）非常大，约占整个辅助系统（BOP）功耗的80%，是影响系统整体效率的关键部件[[33]]。因此，高效低功耗空压机的研发至关重要[[33]]。23.【参考答案】C【解析】高压气态储氢是目前技术最成熟、成本相对较低且应用最广泛的储氢方式[[20]]。它通过高压容器（通常为35MPa或70MPa）将氢气以气态形式储存，尽管能量密度相对较低，但其系统结构相对简单，已广泛应用于燃料电池汽车等领域[[19]]。24.【参考答案】D【解析】燃料电池的实际效率受工作温度、电流密度、燃料利用率、极化损失等多种因素影响[[40]]。虽然水热管理（包含加湿）对维持膜的质子传导性至关重要，但外界环境湿度本身并非直接影响电池内部电化学反应效率的直接因素，它主要通过影响系统水管理间接作用。25.【参考答案】C【解析】水热管理系统是燃料电池辅助系统（BOP）的核心组成部分之一，通过水泵、中冷器、加湿器等设备精确控制冷却液流量和电堆内水的分布，确保质子交换膜处于最佳水合状态，同时维持电堆在适宜的工作温度范围内[[28]]。其性能直接关系到电堆的效率和耐久性[[32]]。26.【参考答案】B【解析】氢燃料电池通过电化学方式将氢气和氧气转化为电能，其本质是电解水反应的逆过程。在阳极，氢气被氧化释放电子；在阴极，氧气接受电子被还原，最终生成水。整个过程不涉及燃烧，能量转换效率高且无污染[[1]]。27.【参考答案】C【解析】质子交换膜燃料电池（PEMFC）属于低温燃料电池，其工作温度通常维持在60℃～80℃之间。这一温度范围有利于质子交换膜（如Nafion膜）保持足够的湿度以传导质子，同时避免膜材料脱水失效[[18]]。28.【参考答案】D【解析】高压气态储氢技术成熟、成本较低、充放氢速度快，是当前氢燃料电池汽车应用最广泛的方式。车载储氢瓶通常采用碳纤维复合材料，可承受350bar或700bar的高压[[28]]。29.【参考答案】B【解析】燃料电池不受卡诺循环限制，其理论能量转换效率可达85%～90%，但由于极化、内阻等因素，实际运行效率通常在40%～60%之间，仍高于传统热机[[40]]。30.【参考答案】B【解析】在酸性介质中，阴极（正极）发生还原反应：氧气与溶液中的H⁺结合电子生成水，反应式为O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂O。而选项D是碱性条件下的阴极反应，不符合题意[[12]]。31.【参考答案】A、B、D【解析】氢燃料电池工作原理是电解水的逆反应：氢气在阳极催化剂作用下分解为质子和电子（H₂→2H⁺+2e⁻），电子沿外电路形成电流做功（A正确）；质子穿过电解质（如PEM膜）迁移到阴极（D正确）；氧气在阴极与电子、质子结合生成水（O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂O）（B正确）。该过程为电化学反应，无需燃烧，不依赖外部热能，故C错误[[1]]。32.【参考答案】A、C【解析】PEMFC中，质子交换膜需充分水合以维持高质子传导率。若水含量不足，会导致“膜干”，电阻增大、性能骤降；若阴极侧液态水积聚过多，阻碍反应气体扩散，则发生“水淹”，二者均为水热管理系统失衡的典型故障[[11]]。催化剂中毒多由杂质（如CO）引起，双极板腐蚀属材料耐久性问题，非直接水管理故障。33.【参考答案】A、B、C【解析】空气供给系统通过空压机向阴极输送含氧空气，提供反应物（A正确）；高速气流有助于对流换热，辅助散热（B正确）；同时，气流可将阴极生成的水以水蒸气或液滴形式带出，防止水淹（C正确）[[13]]。阳极氢气循环通常由氢气循环泵或引射器完成，与空气系统无关（D错误）。34.【参考答案】A、B、D【解析】燃料电池理论效率由反应吉布斯自由能与焓变之比决定，实际效率≈（工作电压/1.48V）×燃料利用率[[7]]。工作电压越高、燃料利用率越高，效率越高（A、B正确）。极化曲线反映了电压随电流密度下降的规律，其斜率体现欧姆、活化、浓差极化损失大小，直接影响效率（D正确）。比功率是功率密度指标，衡量轻量化水平，不直接决定效率（C错误）。35.【参考答案】A、B、C【解析】PEM是PEMFC的核心部件，具有质子导通、电子绝缘、气密性好的特点（A正确）；其质子传导依赖于膜内磺酸基团水合形成的通道，故必须加湿（B正确）；商用主流为全氟磺酸膜（如Nafion）（C正确）[[6]]。能在800°C工作的为固体氧化物燃料电池（SOFC）的陶瓷电解质，PEM工作温度通常为60–80°C（D错误）。36.【参考答案】A、B、C【解析】氢气泄漏防护需“监测-切断-包容”三重保障：传感器监测（A）为预警；电磁阀紧急切断（B）为主动干预；储氢瓶通过严格安全认证（抗冲击、火烧等），属被动防护（C正确）[[19]]。电堆外壳材料主要考虑导热、绝缘与结构支撑，与防泄漏无直接关联（D错误）。37.【参考答案】A、B、D【解析】低温启动难点在于：（1）停机后残余水结冰堵塞流道与GDL，阻碍反应气体扩散（A正确）；（2）膜含水量降低导致质子传导率急剧下降（B正确）；（3）电极反应动力学变慢，活化极化增大（D正确）[[11]]。空压机效率虽受温度影响，但属辅助系统，非电堆本征限制因素（C非主因）。38.【参考答案】B、C【解析】缓解水淹需增强排水或减少产水：脉冲排气可瞬时提高流道内气流速度，吹扫积液（B正确）；优化流场（如交指流场、3D流场）可产生压差促进水排出（C正确）[[18]]。提高背压（A）反而会抑制水蒸发，加剧水淹；降低空气化学计量比（D）会减少吹扫气量，同样恶化水淹。39.【参考答案】A、B【解析】当前车载高压储氢瓶主要采用Ⅲ型（金属内胆+碳纤维缠绕）或Ⅳ型（塑料内胆+碳纤维缠绕）。国际主流为35MPa和70MPa两种压力等级：35MPa用于商用车，70MPa用于乘用车以提升续航[[22]]。100MPa及以上尚处实验室阶段，15MPa压力过低、储氢密度不足，已淘汰。40.【参考答案】A、C【解析】化学计量比=实际供给量/理论反应量（A正确）。空气比过低会导致阴极“氧饥饿”，而非阳极氢饥饿（B错误）；氢气比过低才会引起阳极氢饥饿。增大空气流量可改善水热管理，但空压机功耗增加，系统净效率下降（C正确）[[13]]。实际运行中化学计量比需>1（通常H₂为1.1~1.5，Air为2.0~3.0）以保证反应充分与安全裕度（D错误）。41.【参考答案】AB【解析】氢燃料电池的工作原理是电解水的逆反应[[1]]。氢气在阳极被催化剂分解为质子和电子，电子通过外部电路流动形成电流，为负载提供电能[[4]]，而质子则通过质子交换膜（PEM）迁移到阴极[[10]]，在阴极与氧气和电子结合生成水。电子不能穿过电解质膜，质子也不能通过外部电路移动。42.【参考答案】ABC【解析】质子交换膜燃料电池电堆主要由膜电极组件（MEA）和双极板组成。膜电极组件包含质子交换膜、催化层和气体扩散层[[10]]。双极板负责分隔单电池、传导电流和收集电流。燃料泵属于系统辅助部件（BOP），并非电堆的直接构成部分[[13]]。43.【参考答案】BC【解析】氢燃料电池系统由燃料电池堆、燃料储罐、燃料泵、气体调节器等组成[[11]]。燃料储罐用于储存高压氢气[[12]]，燃料泵则负责将氢气从储罐输送到电堆的阳极。燃料电池堆是发电核心，空气压缩机用于供给氧气，二者不直接负责氢气的储存与输送。44.【参考答案】ABC【解析】膜电极组件（MEA）是燃料电池的核心，由质子交换膜、催化层和气体扩散层构成[[10]]，是氢气和氧气发生电化学反应的场所[[14]]。其成本在燃料电池系统中占比约为30%，是成本最高的部件之一[[14]]。冷却功能由专门的水热管理系统承担，并非MEA的功能。45.【参考答案】ABC【解析】氢气密度小、重量轻、液化温度极低，导致储运效率低、成本高[[18]]。其易燃易爆特性在密闭空间存在爆燃风险[[17]]，且易与金属材料发生氢脆，影响容器安全性[[20]]。当前氢气生产与储运成本高昂，是主要技术瓶颈，D项错误。46.【参考答案】A【解析】氢燃料电池通过电化学反应将氢气和氧气结合生成水，同时释放电能，该过程正是电解水的逆反应。这一原理确保了能量转换高效且无燃烧污染，符合绿色能源理念[[1]]。47.【参考答案】A【解析】氢气在阳极（负极）失去电子被氧化为质子（H⁺），电子通过外电路流向阴极形成电流，这是燃料电池电化学反应的基本过程[[2]]。48.【参考答案】B【解析】氢燃料电池的能量转换效率可达45%~60%，约为内燃机（约20%~30%）的两倍，因其直接将化学能转为电能，无热机循环损失[[6]]。49.【参考答案】B【解析】质子交换膜只允许质子（H⁺）通过，而阻止电子和气体穿透。电子需经外电路传导，从而产生电流；因此PEM不导电子，只导质子[[17]]。50.【参考答案】A【解析】氢燃料电池需外部持续供给燃料（氢气）和氧化剂（氧气或空气），才能维持电化学反应不断进行并持续输出电能[[3]]。51.【参考答案】A【解析】在理想工况下，氢燃料电池仅将氢与氧结合生成水，并释放热量，无CO₂或其他污染物排放，是一种清洁能源技术[[5]]。52.【参考答案】B【解析】氢气应供给阳极（负极），氧气（或空气）供给阴极（正极）。若氢气送入阴极，将无法形成正常电化学回路，导致系统失效[[14]]。53.【参考答案】A【解析】电堆由多个单电池串联组成，是发生电化学反应、产生电能的核心场所，其性能直接决定整个燃料电池系统的输出能力[[17]]。54.【参考答案】A【解析】完整的氢燃料电池系统由电堆及辅助系统（BOP）构成，包括氢气供给、空气供给、水热管理、电力输出和控制系统五大模块[[19]]。55.【参考答案】B【解析】氢氧反应动力学缓慢，必须依赖铂等催化剂加速电极反应。无催化剂时反应速率极低，无法实现有效发电[[17]]。

2025东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司招聘3人笔试历年难易错考点试卷带答案解析（第2套）一、单项选择题下列各题只有一个正确答案，请选出最恰当的选项（共30题）1、在氢燃料电池中，氢气在阳极发生氧化反应，其过程是氢分子在催化剂作用下分解为质子和电子。请问，这些电子最终通过什么路径流动以产生可利用的电流？A.通过质子交换膜直接到达阴极B.通过外部电路流向阴极C.通过电解质溶液传导D.在阳极内部循环利用2、质子交换膜（PEM）是氢燃料电池的核心组件之一，其主要功能不包括以下哪一项？A.传导氢离子（质子）B.阻止氢气和氧气直接混合C.传导电子以形成电流D.分隔阳极和阴极反应区3、氢燃料电池的效率受多种因素影响，其中与电堆性能直接相关的最关键因素之一是什么？A.燃料的运输距离B.周围环境的湿度C.工作电流密度D.氢气的储存压力4、目前商用氢燃料电池普遍采用铂碳（Pt/C）作为催化剂，这主要是因为铂具有优异的催化活性。然而，这种催化剂面临的主要挑战是什么？A.催化剂在低温下活性不足B.铂资源稀缺且价格昂贵C.催化剂易被水蒸气毒化D.催化层厚度难以控制5、维持氢燃料电池（特别是PEMFC）内部的水热平衡对于稳定运行至关重要，其主要原因是什么？A.防止催化剂被水淹没而失活B.确保质子交换膜保持足够的湿润度以维持质子传导性C.控制阴极反应生成水的速率D.避免氢气在阳极过度溶解6、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，氢气在阳极发生的电化学反应是什么？A.O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂OB.2H₂O→2H₂+O₂C.H₂→2H⁺+2e⁻D.2H₂+O₂→2H₂O7、氢燃料电池系统中，哪个部件负责将氢气和氧气的化学能直接转换为电能？A.空气压缩机B.氢气储罐C.燃料电池堆D.水热管理系统8、下列哪项是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的主要缺点？A.工作温度过高，启动缓慢B.需要使用腐蚀性液体电解质C.质子交换膜成本高昂且对氢气纯度要求高D.能量转化效率低于传统内燃机9、氢燃料电池系统中，水热管理的主要目的是什么？A.增加氢气的储存压力B.降低燃料电池堆的运行温度以提高效率C.维持质子交换膜的最佳湿度，防止膜干或水淹D.减少空气压缩机的功耗10、影响氢燃料电池系统整体效率的最主要因素之一是？A.氢气的来源（如电解水或天然气重整）B.外部环境的光照强度C.电流密度与极化损失D.燃料电池堆的物理尺寸11、氢燃料电池的基本工作原理可以被描述为下列哪一项过程？A.氢气在阴极被还原，氧气在阳极被氧化B.水的电解过程C.电解水的逆反应D.氢气与氧气直接燃烧产生热能和电能12、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，以下哪项不是其核心组件？A.质子交换膜B.催化层C.气体扩散层D.锂离子嵌入电极13、关于氢能的储存与运输，下列哪种方式目前在车载系统中应用最广泛？A.低温液态储氢B.有机液体储氢C.高压气态储氢D.固态金属储氢14、在电化学中，燃料电池属于哪一类装置？A.电解池B.二次电池C.原电池D.超级电容器15、质子交换膜燃料电池运行过程中最常见的两种水管理故障是？A.膜干和水淹B.氢气泄漏和氧气不足C.催化剂中毒和双极板腐蚀D.电压骤降和电流波动16、氢燃料电池工作时，氢气在阳极发生反应，其释放的电子通过外部电路流向阴极，这一过程的主要作用是什么？A.直接生成水分子B.产生热能用于加热C.形成电流对外做功D.与氧气直接化合17、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆中，哪个部件是发生电化学反应的核心场所？A.双极板B.端板C.膜电极组件（MEA）D.集流板18、氢气作为燃料电池的燃料，其储存方式中，目前最常用且技术相对成熟的是哪种？A.低温液态储存（-253°C）B.固态金属氢化物储存C.高压气态储存（350-700bar）D.化学载体储存（如甲醇）19、下列哪项不是影响燃料电池系统整体效率的主要因素？A.工作温度B.燃料纯度C.电堆的物理尺寸D.辅助系统功耗（如空压机）20、质子交换膜燃料电池中，质子（H⁺）从阳极移动到阴极是通过哪个部件实现的？A.气体扩散层B.催化层C.双极板D.质子交换膜21、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，下列哪一项是其核心部件，直接决定了电池的性能、成本和寿命？A.双极板B.气体扩散层C.质子交换膜D.催化剂载体22、氢燃料电池的基本工作原理可视为下列哪个过程的逆反应？A.燃烧反应B.光合作用C.电解水D.金属腐蚀23、在典型的质子交换膜燃料电池系统中，下列哪项不属于其主要辅助子系统（BOP）？A.氢气供给系统B.空气供给系统C.水热管理系统D.锂离子电池组24、在氢气储存技术中，当前车用高压储氢普遍采用的压力等级是？A.15MPaB.35MPaC.70MPaD.100MPa25、在氢燃料电池的阳极反应中，氢气发生的主要电化学过程是？A.还原反应，获得电子B.氧化反应，失去电子C.分解反应，生成氢原子D.化合反应，与氧直接结合26、氢燃料电池的基本工作原理是下列哪一项？A.通过燃烧氢气产生高温高压气体推动涡轮发电B.利用电能将水分解为氢气和氧气C.将氢气和氧气的化学能直接转化为电能，产物为水D.利用氢气在催化剂表面发生吸热反应释放电子27、在碱性电解水制氢过程中，阳极发生的反应是？A.2H₂O+2e⁻→H₂↑+2OH⁻B.4OH⁻→O₂↑+2H₂O+4e⁻C.2H⁺+2e⁻→H₂↑D.O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂O28、质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，下列哪项是其核心组成部分？A.熔融碳酸盐B.固体氧化物电解质C.质子交换膜D.铝合金双极板29、下列氢气储存方式中，体积储氢密度最高的是？A.高压气态储氢（35MPa）B.低温液态储氢（-253℃）C.金属氢化物储氢D.常压气态储氢30、与传统氢内燃机相比，氢燃料电池的能量转换效率通常如何？A.明显更低，不足30%B.相近，均在40%左右C.明显更高，可达60%以上D.完全相同，均为热机循环效率二、多项选择题下列各题有多个正确答案，请选出所有正确选项（共15题）31、氢燃料电池的基本工作原理中，下列描述正确的有（）。A.本质是将水电解反应的逆过程作为能量转换途径B.氢气在阳极被催化分解为质子和电子C.电子通过外部电路做功后到达阴极D.质子与穿过电解质膜的氧气在阴极结合生成水32、质子交换膜燃料电池（PEMFC）运行中常见的性能衰减或故障模式包括（）。A.膜干（MembraneDrying）B.电极水淹（ElectrodeFlooding）C.催化剂中毒（如CO污染）D.电解质膜被电解液腐蚀33、关于碱性水电解（ALK）与质子交换膜水电解（PEM）技术的对比，以下正确的是（）。A.PEM电解槽可使用非贵金属催化剂B.ALK技术成熟度高，设备成本相对较低C.PEM响应速度更快，更适合与可再生能源耦合D.ALK产氢纯度通常高于PEM34、氢气储存的安全技术要求中，依据国家标准，以下必须遵守的有（）。A.储氢系统严禁超压运行B.系统与外部设备连接前应先接地C.泄漏或火灾时应立即停止相关操作D.可在密闭空间内进行常规氢气排放测试35、在氢燃料电池系统中，双极板的主要功能包括（）。A.分隔单电池并形成串联电路B.提供反应气体（H₂/O₂）流道C.收集并传导电流D.直接参与电化学反应生成水36、影响质子交换膜燃料电池输出电压的因素有（）。A.工作温度B.反应气体湿度C.电流密度D.电解槽电解液浓度37、关于固体氧化物电解池（SOEC）制氢技术，以下说法正确的是（）。A.工作温度通常在700–1000°CB.可利用工业废热或核能供热以提升系统效率C.电解质为氧离子导体D.启动速度快，适合小功率分布式制氢38、氢气作为能源载体，其物理特性带来的安全挑战主要包括（）。A.爆炸极限范围宽（4%–75%vol）B.点火能量极低（约0.02mJ）C.火焰无色，在日光下难以察觉D.高温下易与碳钢发生“氢脆”39、在氢燃料电池汽车动力系统中，辅助子系统通常包括（）。A.空气供给系统（空压机/增湿器）B.氢气循环系统C.热管理系统（冷却回路）D.锂离子动力电池组40、水电解制氢过程中，理论分解电压与实际工作电压存在差异，造成该差异（即能耗增加）的主要原因有（）。A.阳极析氧反应（OER）的高过电位B.阴极析氢反应（HER）的过电位C.电解质/隔膜的欧姆电阻D.电极与电解液间的接触电阻41、氢燃料电池工作时，氢气在阳极发生氧化反应，氧气在阴极发生还原反应，下列关于其电化学过程的描述正确的是？A.氢气在阳极失去电子生成氢离子B.电子通过质子交换膜从阳极流向阴极C.氢离子通过质子交换膜迁移到阴极D.氧气在阴极与氢离子和电子结合生成水42、下列哪些部件属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心组成？A.双极板B.气体扩散层C.质子交换膜D.燃料泵43、影响氢燃料电池系统效率的主要因素包括？A.工作温度B.电流密度C.氢气纯度D.系统压力44、关于氢燃料电池的热管理系统，下列说法正确的是？A.其主要作用是维持电堆在最佳工作温度区间B.温度过高会导致质子交换膜脱水，性能下降C.温度过低会影响电化学反应速率D.热管理系统仅通过风冷方式实现散热45、氢燃料电池系统中，以下哪些属于辅助系统（BOP）的组成部分？A.燃料电池电堆B.空气压缩机C.氢气循环泵D.水热管理系统三、判断题判断下列说法是否正确（共10题）46、氢燃料电池的工作原理是将氢气和氧气通过燃烧反应直接转化为电能。A.正确B.错误47、质子交换膜是氢燃料电池中允许质子通过但阻止电子通过的关键部件。A.正确B.错误48、氢燃料电池系统中，空气供给系统的主要功能是为阴极提供氧气。A.正确B.错误49、氢燃料电池运行时的唯一副产品是水，因此对环境完全无污染。A.正确B.错误50、氢燃料电池的比能量远高于传统的锂离子电池。A.正确B.错误51、氢燃料电池的电堆主要由单体电池串联组成，其核心反应发生在膜电极组件（MEA）上。A.正确B.错误52、氢气在氢燃料电池的阴极被氧化，释放出电子。A.正确B.错误53、氢燃料电池系统中，水热管理系统的主要作用是维持膜电极的适当湿度以保障质子传导效率。A.正确B.错误54、氢燃料电池可以直接利用氢气和氧气产生电能，无需任何催化剂。A.正确B.错误55、氢燃料电池的能量转化效率通常高于传统内燃机。A.正确B.错误

参考答案及解析1.【参考答案】B【解析】氢燃料电池工作时，氢气在阳极催化剂作用下分解为质子（H⁺）和电子（e⁻）[[15]]。质子穿过质子交换膜到达阴极，而电子则无法通过该膜，只能通过外部电路从阳极流向阴极，这一电子流即构成了可利用的电流[[14]]。质子交换膜仅允许质子通过，起到隔离和传导质子的作用[[24]]。2.【参考答案】C【解析】质子交换膜的核心作用是选择性传导质子（H⁺）从阳极到阴极，同时阻止氢气与氧气直接混合发生非电化学反应，从而保证电化学反应的有序进行[[24]]。它本身是绝缘体，不能传导电子；电子的传导必须通过外部电路完成[[14]]。因此，传导电子不是其功能。3.【参考答案】C【解析】燃料电池的效率主要受电流密度、温度、燃料利用率和极化损失等因素影响[[29]]。电流密度是衡量单位面积电堆输出电流的指标，直接影响电压输出和功率。随着电流密度增大，极化损失（特别是浓差极化和欧姆极化）加剧，导致电池电压下降，效率降低[[35]]。因此，电流密度是评价和优化电堆性能的关键参数。4.【参考答案】B【解析】铂（Pt）是高效催化氢气氧化和氧气还原反应的关键材料[[13]]，但铂属于稀有、昂贵的金属[[37]]。在燃料电池电堆成本构成中，铂催化剂的成本占比极高，可达40%以上[[38]]，这严重制约了燃料电池的大规模商业化应用。因此，开发低铂或非铂催化剂是当前行业降低整体成本的核心研究方向[[36]]。5.【参考答案】B【解析】质子交换膜（如全氟磺酸膜）传导质子的能力高度依赖于其含水量[[9]]。若膜过于干燥，质子传导率会急剧下降，导致电池内阻增大，输出功率不稳定[[9]]。反之，若阴极生成的水过多积聚，会阻碍氧气向催化剂层扩散，同样影响性能[[9]]。因此，维持膜的水热平衡，确保其处于最佳湿润状态，是保障燃料电池高效稳定运行的关键[[23]]。6.【参考答案】C【解析】在PEMFC阳极，氢气分子（H₂）被催化剂分解，失去电子生成氢离子（H⁺）和电子（e⁻），反应式为H₂→2H⁺+2e⁻[[31]]。产生的电子通过外电路形成电流，氢离子则通过质子交换膜迁移到阴极[[15]]。选项A是阴极反应，选项B是电解水，选项D是总反应。7.【参考答案】C【解析】燃料电池堆是氢燃料电池系统的核心部件，由多个单电池串联组成，在其中发生氢气和氧气的电化学反应，直接将化学能转化为电能[[11]]。空气压缩机负责提供氧气，氢气储罐储存燃料，水热管理系统管理温度和水分，它们都是辅助系统[[12]]。8.【参考答案】C【解析】PEMFC使用全氟磺酸类膜（如Nafion）作为电解质，该膜材料昂贵且生产工艺复杂[[20]]。同时，膜易受杂质（如CO）毒化，要求氢气具有极高的纯度，否则会降低催化剂活性和电池寿命[[15]]。选项A错误，PEMFC工作温度低（约80°C），启动快[[26]]。选项B错误，其电解质是固体膜[[22]]。9.【参考答案】C【解析】质子交换膜需要保持适当的湿润度才能有效传导质子[[23]]。若膜过于干燥（膜干），质子传导率下降，内阻增大；若水分过多（水淹），会堵塞气体扩散层，阻碍反应物到达催化剂[[46]]。水热管理系统通过调节冷却液流量和湿度，确保膜处于最佳工作状态[[47]]。10.【参考答案】C【解析】燃料电池的效率受多种因素影响，其中电流密度与极化损失（包括活化极化、欧姆极化和浓差极化）是决定电压输出和能量转换效率的关键[[40]]。随着电流密度增大，电压下降，效率降低[[38]]。虽然氢气成本影响经济性[[41]]，但电流密度与极化直接决定了电化学转换效率的高低。11.【参考答案】C【解析】氢燃料电池通过电化学反应将氢气和氧气转化为电能、水和热，其本质是电解水反应的逆过程。在阳极，氢气被氧化释放电子；在阴极，氧气接受电子被还原，两者结合生成水。该过程不涉及燃烧，能量转换效率高且无污染。[[1]]12.【参考答案】D【解析】质子交换膜燃料电池的核心组件包括质子交换膜（PEM）、催化层（CL）、气体扩散层（GDL）和双极板，它们共同构成膜电极组件（MEA）。锂离子嵌入电极是锂离子电池的关键部件，不属于PEMFC的组成部分。[[18]]13.【参考答案】C【解析】由于技术成熟度和加注基础设施的适配性，高压气态储氢（通常为35MPa或70MPa）是目前燃料电池汽车中最主流的储氢方式。其他方式如液态或固态储氢虽有潜力，但受限于成本、能耗或循环寿命，尚未大规模商用。[[30]]14.【参考答案】C【解析】燃料电池是一种将燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的装置，其反应不可逆，工作时持续供给反应物，符合原电池的定义。而电解池需外接电源驱动非自发反应，二次电池可充电重复使用。[[16]]15.【参考答案】A【解析】质子交换膜需要适当含水量以维持质子传导率。若膜内水分不足会导致“膜干”，质子传导率下降；若阴极排水不畅则造成“水淹”，阻碍反应气体扩散。两者是影响PEMFC性能与寿命的典型水管理故障。[[37]]16.【参考答案】C【解析】氢燃料电池通过电化学反应将化学能转化为电能。氢气在阳极失去电子生成质子，这些电子通过外部电路形成电流，驱动负载工作，这是其产生电能的核心机制[[5]]。质子通过电解质膜到达阴极，与氧气和电子结合生成水[[1]]。电子流动形成电流是对外输出电能的直接途径。17.【参考答案】C【解析】膜电极组件（MEA）由质子交换膜、催化层和气体扩散层构成，是氢气与氧气发生电化学反应的具体位置[[24]]。它直接决定了电池的性能、成本和耐久性[[24]]。双极板主要起导电、导气和排水作用[[16]]，端板和集流板则用于机械固定和电流收集。18.【参考答案】C【解析】高压气态储存是当前最主流的氢气储存方式，通常将氢气压缩至350至700bar的压力储存在专用气罐中[[29]]。这种方法成本相对较低，充放气速度快，技术成熟度高，广泛应用于燃料电池汽车[[30]]。低温液态储存能耗高，固态和化学载体储存仍在研发阶段。19.【参考答案】C【解析】燃料电池系统效率受工作温度、燃料和氧化剂质量、负载需求以及辅助系统（如空压机、水泵）的功耗显著影响[[34]]。系统的物理尺寸本身并非直接影响效率的内在因素，效率更多取决于内部化学反应和能量转换过程的优化[[37]]。20.【参考答案】D【解析】质子交换膜（PEM）是燃料电池的核心材料，其功能是允许质子（H⁺）从阳极通过，同时阻止电子和气体分子直接通过[[23]]。氢气在阳极分解产生的质子，必须穿过质子交换膜才能到达阴极，与氧气和电子结合生成水[[5]]。其他部件不承担离子传导功能。21.【参考答案】C【解析】质子交换膜（PEM）是PEMFC的关键组件，它不仅负责传导质子，还隔绝氢气和氧气，防止直接混合。其材料性能（如质子电导率、化学稳定性、机械强度）直接影响电池效率、耐久性和成本。商用Nafion膜虽性能优异但价格高昂，是制约产业化的重要因素[[35]]。22.【参考答案】C【解析】氢燃料电池通过电化学方式将氢和氧转化为水并释放电能，其反应本质是电解水的逆过程：2H₂+O₂→2H₂O。在阳极，氢气被氧化释放电子；在阴极，氧气接受电子并与质子结合生成水，整个过程无需燃烧，能量转换效率高[[1]]。23.【参考答案】D【解析】PEMFC系统主要由电堆和辅助系统（BalanceofPlant,BOP）组成，包括氢气供给、空气供给、水热管理及电控系统[[24]]。锂离子电池组虽常用于混合动力系统中提供瞬时功率支持，但并非燃料电池系统本身的固有组成部分，故不属于BOP核心子系统。24.【参考答案】C【解析】目前车用高压气态储氢技术已从35MPa逐步升级至70MPa，以提高储氢密度和续航里程。70MPa储氢罐已在部分商用燃料电池汽车中实现应用，尽管成本和技术要求更高，但已成为主流发展方向[[36]]。25.【参考答案】B【解析】在阳极，氢气在催化剂作用下发生氧化反应：H₂→2H⁺+2e⁻，释放出质子和电子。电子通过外电路流向阴极形成电流，质子则穿过质子交换膜到达阴极参与还原反应。该过程属于典型的氧化反应，符合电化学基本原理[[15]]。26.【参考答案】C【解析】氢燃料电池是一种电化学装置，其工作原理是电解水的逆反应，将氢气（在阳极）和氧气（在阴极）直接转化为电能、水和热量，不经过燃烧过程，因此能量转换效率高且无污染物排放。选项B描述的是电解水制氢，与燃料电池相反[[1]]。27.【参考答案】B【解析】碱性电解水时，阴极发生析氢反应（2H₂O+2e⁻→H₂↑+2OH⁻），阳极发生析氧反应（4OH⁻→O₂↑+2H₂O+4e⁻）。选项B正确描述了阳极的氧化反应[[10]]。28.【参考答案】C【解析】质子交换膜（PEM）是PEMFC的关键材料，负责传导质子并隔离阴阳极气体。膜电极组件（包括质子交换膜、催化层和扩散层）是决定电池性能与寿命的核心[[21]]。29.【参考答案】B【解析】低温液态储氢通过将氢气冷却至-253℃液化，其密度可达70.78kg/m³，约为标准状态下气态氢的850倍，因此体积储氢密度最高[[27]]。高压气态和金属氢化物虽各有优势，但体积密度低于液氢。30.【参考答案】C【解析】氢燃料电池通过电化学反应直接发电，实际电效率通常为40%–60%，部分系统热电联产时可达85%；而氢内燃机受限于卡诺循环，热效率一般不超过45%[[37]][[41]]。因此燃料电池效率显著更高。31.【参考答案】A、B、C【解析】氢燃料电池将氢气与氧气的化学能直接转化为电能，其核心原理是电解水的逆反应。在阳极，氢气（H₂）失去电子被氧化成H⁺（质子），电子经外电路流向阴极形成电流；质子则穿过质子交换膜到达阴极。在阴极，氧气（O₂）、电子与质子共同反应生成水（H₂O）。选项D错误，因氧气是在阴极被直接供给，而非“穿过电解质膜”[[1]]。32.【参考答案】A、B、C【解析】PEMFC主要故障包括水管理失衡导致的“膜干”（质子传导受阻）和“电极水淹”（反应气体扩散受阻），两者均显著影响性能[[14]]；此外，氢气中微量CO等杂质会毒化铂基催化剂，降低反应活性。选项D错误，因PEMFC使用的是固态聚合物膜（如Nafion膜），不含液态电解液，故不存在“被电解液腐蚀”的问题[[4]]。33.【参考答案】B、C【解析】ALK是目前最成熟的电解技术，已商业化应用，设备成本较低；PEM具有电流密度高、启停快、动态响应好等特点，适合配合波动性大的风电、光伏制氢[[20]]。但PEM依赖贵金属催化剂（如铱、铂），成本高；而ALK使用镍基催化剂。两者产氢纯度均可达99.5%以上，PEM因膜隔离性好，气体交叉少，纯度通常更高（≥99.99%）[[24]]，故D错误；A错误。34.【参考答案】A、B、C【解析】根据GB/T34542.1-2017《氢气储存输送系统第1部分：通用要求》，储氢系统运行中严禁超压；连接前需接地防止静电火花；发生泄漏或火灾时，必须立即停止作业并启动应急预案[[34]]。氢气易燃易爆，其排放必须在通风良好、经风险评估的专用区域进行，严禁在密闭空间操作，D错误。35.【参考答案】A、B、C【解析】双极板是电堆核心部件，其作用包括：物理分隔相邻单电池并串联电连接（A正确）；内部设计流道，均匀分配反应气体至电极（B正确）；具备高导电性，收集电流并传导至外部电路（C正确）。生成水的反应发生在电极催化剂层，双极板不直接参与电化学反应（D错误）[[4]]。36.【参考答案】A、B、C【解析】PEMFC输出电压受多种因素影响：温度升高可提升反应动力学与质子传导率，但过高会导致膜脱水；湿度过低引发“膜干”，过高引发“水淹”，均降低电压；电流密度增大时，因活化极化、欧姆极化和浓差极化加剧，电压下降（即极化损失）。选项D涉及“电解槽”，属于制氢环节，与燃料电池无关，为张冠李戴。37.【参考答案】A、B、C【解析】SOEC采用陶瓷氧离子导体为电解质（C正确），需在高温（700–1000°C）下工作以保证离子电导率和反应速率（A正确）；高温特性使其可耦合高温热源（如核能、工业余热），大幅降低电能消耗、提升总效率（B正确）[[20]]。但高温导致启停慢、热循环稳定性差，不适合频繁变载或小功率应用（D错误）。38.【参考答案】A、B、C【解析】氢气具有极宽的爆炸浓度范围（4%–75%）、极低点火能（仅为甲烷的1/10），且燃烧火焰呈淡蓝色甚至无色，肉眼难辨，泄漏后极易引发火灾爆炸[[38]]。氢脆是氢原子在高压下渗入金属晶格导致材料脆化断裂的现象，常发生于常温/中温高压阶段，并非仅限“高温下”（D表述不严谨），且碳钢对氢脆敏感，但通常通过选材（如使用抗氢钢）规避。39.【参考答案】A、B、C、D【解析】现代燃料电池汽车多采用“电电混合”架构：燃料电池为主电源，锂离子电池为辅（用于回收制动能量、提供峰值功率、平抑FC输出波动），故D正确。A、B、C均为保障电堆稳定高效运行的关键辅助系统：空气系统提供氧气并控制湿度；氢循环系统提高氢利用率并吹扫惰性气体；热管理系统维持适宜工作温度[[6]]。40.【参考答案】A、B、C、D【解析】水电解的理论最小电压为1.23V（25°C），但实际需1.8–2.2V甚至更高，额外能耗源于三大极化损失：活化极化（主要来自动力学缓慢的OER，A；HER过电位较低但存在，B）、欧姆极化（电解液/隔膜电阻C，及接触电阻D）、浓差极化（高电流密度时反应物/产物传质受限）[[25]]。所有选项均为真实存在的能耗来源。41.【参考答案】ACD【解析】氢燃料电池中，氢气在阳极催化剂作用下分解为氢离子和电子，氢离子（质子）通过质子交换膜迁移至阴极，电子则通过外部电路形成电流到达阴极[[32]]。在阴极，氧气、氢离子和电子共同反应生成水[[35]]。电子不能通过质子交换膜，该膜只允许质子通过，故B项错误。42.【参考答案】ABC【解析】质子交换膜燃料电池的核心是膜电极组件（MEA），由质子交换膜、催化层和气体扩散层构成[[10]]。双极板用于分隔单电池、传导电流和收集产物[[10]]。燃料泵属于辅助系统（BOP），虽必要但不属于核心电化学反应部件。43.【参考答案】ABCD【解析】燃料电池效率受多种因素影响。工作温度过高可能导致膜脱水，过低则降低反应速率[[44]]。电流密度增加会加剧极化损失[[46]]。氢气纯度不足（如含CO）会毒化催化剂[[30]]。系统压力影响反应物浓度和传质速率，从而影响性能[[43]]。44.【参考答案】ABC【解析】热管理系统的核心是维持电堆温度稳定，确保高效运行[[45]]。温度过高会使质子交换膜水分蒸发，导致离子传导率下降[[44]]。温度过低则降低反应动力学速度[[46]]。热管理方式多样，包括液冷、风冷及相变冷却等，非仅风冷，故D错误。45.【参考答案】BCD【解析】燃料电池电堆是核心发电部件[[12]]。辅助系统（BOP）包括为电堆提供反应物和维持运行环境的设备，如空气压缩机（供氧）、氢气循环泵（回收未反应氢气）、水热管理系统（控温控湿）等[[14]]。46.【参考答案】B.错误【解析】氢燃料电池并非通过燃烧产生电能，而是通过电化学反应将氢气的化学能直接转化为电能[[8]]。在阳极，氢气被催化分解为质子和电子；电子通过外电路做功，质子穿过质子交换膜，在阴极与氧气和电子结合生成水[[6]]。整个过程无燃烧，效率更高且无污染[[23]]。47.【参考答案】A.正确【解析】质子交换膜（PEM）是氢燃料电池膜电极的核心组件[[10]]。其作用是允许阳极产生的质子（H⁺）穿过到达阴极，同时阻止电子通过，迫使电子经由外部电路形成电流，这是实现电化学发电的关键[[13]]。48.【参考答案】A.正确【解析】氢燃料电池需要持续供应氢气和氧气（通常来自空气）以维持电化学反应[[19]]。空气供给系统（通常包含空压机）负责将环境空气压缩并输送到电池的阴极侧，为氧气还原反应提供原料[[14]]。49.【参考答案】B.错误【解析】虽然氢燃料电池在运行过程中只产生水，实现零排放[[23]]，但其环境影响需考虑全生命周期。氢气的生产（如通过化石燃料重整）、运输和储存过程可能产生碳排放和能耗，因此不能简单认为对环境“完全”无污染。50.【参考答案】A.正确【解析】氢燃料电池具有很高的能量密度[[21]]。例如，液氢燃料电池的比能量可达镍镉电池的数百倍，远高于当前主流的锂离子电池[[22]]，这使其在需要长续航的领域具有优势。51.【参考答案】A.正确【解析】氢燃料电池堆由多个单电池串联构成[[15]]。每个单电池的核心是膜电极组件（MEA），它由质子交换膜、催化层和气体扩散层组成，氢气和氧气的电化学反应正是在MEA中发生的[[12]]。52.【参考答案】B.错误【解析】在氢燃料电池中，氢气在阳极被氧化，失去电子生成质子；而氧气在阴极被还原，与质子和从外电路流回的电子结合生成水[[1]]。因此，氢气的氧化发生在阳极，而非阴极。53.【参考答案】A.正确【解析】质子交换膜需要保持一定的湿润度才能有效传导质子[[17]]。水热管理系统负责回收反应生成的水，并精确控制电池内部的温度和湿度，确保膜的良好性能和电池的稳定运行[[19]]。54.【参考答案】B.错误【解析】氢气和氧气的电化学反应在常温下速率极慢，必须依靠催化剂（通常是铂基材料）来加速反应[[13]]。催化剂层是膜电极组件（MEA）不可或缺的部分，没有催化剂，燃料电池无法有效工作。55.【参考答案】A.正确【解析】氢燃料电池通过电化学方式直接将化学能转化为电能，避免了热机循环的卡诺效率限制，其能量转化效率可达60%-80%[[25]]，远高于传统内燃机约30%-40%的效率[[25]]，因此效率更高。

2025东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司招聘3人笔试历年难易错考点试卷带答案解析（第3套）一、单项选择题下列各题只有一个正确答案，请选出最恰当的选项（共30题）1、氢燃料电池工作时，氢气在阳极被分解，产生的电子通过外部电路流动形成电流，而质子则通过什么物质到达阴极？A.催化层B.气体扩散层C.质子交换膜D.双极板2、燃料电池电堆中，连接相邻单电池、实现电气串联并提供反应物流道的关键结构部件是什么？A.膜电极组件B.密封垫片C.双极板D.集流板3、为确保燃料电池堆获得充足且压力适宜的氧气进行反应，系统中负责提供压缩空气的关键部件是什么？A.燃料泵B.加湿器C.空气压缩机D.调节阀4、质子交换膜燃料电池（PEMFC）区别于其他类型燃料电池的主要特征之一是其使用何种材料作为电解质？A.液体酸B.固体氧化物C.碱性溶液D.聚合物电解质膜5、影响氢燃料电池系统整体效率的主要因素不包括以下哪一项？A.工作温度B.电流密度C.燃料利用率D.外壳材质颜色6、氢燃料电池发电的基本原理是下列哪个过程的逆反应？A.水的光解B.水的电解C.氢气燃烧D.甲烷重整7、在质子交换膜氢燃料电池中，阳极发生的电化学反应式是？A.O₂+4e⁻+4H⁺→2H₂OB.2H₂O→O₂+4H⁺+4e⁻C.H₂→2H⁺+2e⁻D.2H⁺+2e⁻→H₂8、实际运行中，单片质子交换膜氢燃料电池的输出电压通常为多少？A.1.23VB.0.5–0.7VC.1.5VD.2.0V9、氢燃料电池系统中，负责将化学能直接转化为电能的核心部件是？A.氢气储罐B.空压机C.膜电极组件（MEA）D.冷却系统10、下列哪项是氢燃料电池相较于传统内燃机的主要优势？A.能量转换效率更高B.噪声更大C.排放二氧化碳D.启动时间更长11、氢燃料电池工作时，氢气在阳极发生反应，其产生的电子通过外部电路流向阴极，这一过程的主要目的是什么？A.直接与氧气燃烧生成水B.产生热能以加热系统C.为外部负载提供电能D.使质子通过电解质膜12、在氢燃料电池系统中，下列哪个部件是负责将氢气分解为质子和电子的核心组件？A.空气压缩机B.氢气储罐C.质子交换膜D.电堆（燃料电池堆）13、关于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的优缺点，以下哪项描述是其主要缺点？A.工作温度高，启动慢B.需要使用腐蚀性电解质液体C.对氢气纯度要求高，催化剂易受污染D.能量密度低，体积庞大14、氢气作为能源载体，其储存与运输面临的主要技术难点是什么？A.氢气密度低，需高压或低温液化B.氢气燃烧产物污染严重C.氢气化学性质稳定，不易反应D.氢气生产成本极低15、影响氢燃料电池实际发电效率的主要因素不包括以下哪一项？A.电极过电压B.电解质电阻C.反应物气体压力D.外部环境温度（非工作温度）16、在氢燃料电池中，氢气在阳极发生氧化反应，其核心过程是氢分子在催化剂作用下分解为质子和电子。请问，目前商业化氢燃料电池最常用的阳极催化剂材料是什么？A.铜（Cu）B.铁（Fe）C.铂（Pt）D.镍（Ni）17、氢燃料电池工作时，氢气在阳极释放的质子（H⁺）需要通过特定的膜材料到达阴极。请问，这种允许质子通过而阻止电子和气体直接通过的关键膜材料是什么？A.陶瓷隔膜B.聚四氟乙烯膜C.质子交换膜（PEM）D.金属滤网18、在氢燃料电池的阴极，氧气与从阳极迁移过来的质子以及通过外电路到达的电子结合生成水。请问，该阴极反应在酸性电解质环境下的正确电极反应式是？A.O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻B.H₂→2H⁺+2e⁻C.O₂+4H⁺+4e⁻→2H₂OD.2H₂+O₂→2H₂O19、氢燃料电池的电堆由多个单电池串联组成，每个单电池包含膜电极组件（MEA）、双极板等。请问，下列哪个部件不属于膜电极组件（MEA）的核心组成部分？A.质子交换膜B.催化剂层C.气体扩散层D.双极板20、氢气作为燃料电池的燃料，其储存和运输具有特殊的安全技术要求。请问，以下哪种方式是目前大规模、长距离运输氢气的主要技术之一？A.常压液态氢罐车B.高压气态氢长管拖车C.常温常压钢瓶运输D.固态金属氢化物运输21、在质子交换膜燃料电池（PEMFC）运行过程中，若阴极侧液态水积聚过多，阻碍反应气体扩散至催化层，从而导致电池性能急剧下降，该故障现象的专业术语是？A.膜干B.反极C.水淹D.碳腐蚀22、当前技术条件下，哪种储氢方式因其设备结构简单、充放氢速度快，已成为车载领域最成熟且应用最广泛的技术？A.低温液态储氢B.固态材料储氢C.有机液体储氢（LOHC）D.高压气态储氢23、氢燃料电池的基本工作原理是将氢气和氧气的化学能直接转化