2025年大四（氢能科学与工程）燃料电池技术考核题

2025年大四（氢能科学与工程）燃料电池技术考核题

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题4分)1.以下哪种燃料电池的工作温度最高？（）A.碱性燃料电池B.磷酸燃料电池C.固体氧化物燃料电池D.质子交换膜燃料电池2.燃料电池中，阳极发生的反应是（）A.氧化反应B.还原反应C.水解反应D.中和反应3.下列关于质子交换膜燃料电池的说法，错误的是（）A.具有较高的能量转换效率B.启动速度快C.对杂质气体不敏感D.工作温度较低4.燃料电池的燃料通常不包括（）A.氢气B.甲醇C.汽油D.天然气5.提高燃料电池性能的关键因素不包括（）A.催化剂活性B.质子传导率C.电池内阻D.电池外观颜色6.固体氧化物燃料电池的电解质是（）A.质子交换膜B.熔融碳酸盐C.固体氧化物D.氢氧化钾溶液7.燃料电池系统中，用于控制反应气体流量和压力的部件是（）A.电极B.电解质C.双极板D.气体扩散层8.以下哪种燃料电池更适合用于便携式电子设备？（）A.碱性燃料电池B.磷酸燃料电池C.质子交换膜燃料电池D.熔融碳酸盐燃料电池9.燃料电池的能量密度主要取决于（）A.电池体积B.燃料种类C.电极材料D.电池工作温度10.下列关于燃料电池的优点，表述不正确的是（）A.无污染B.能量转换效率高C.可连续发电D.成本低廉第II卷（非选择题共60分）二、填空题（每题3分，共15分）答题要求：请在横线上填写正确答案。1.燃料电池是一种将______直接转化为电能的装置。2.质子交换膜燃料电池的阳极反应式为______。3.燃料电池的性能指标包括______、______、______等。4.固体氧化物燃料电池的阴极反应式为______。5.提高燃料电池效率的主要途径有______、______等。三、简答题（每题10分，共20分）答题要求：简要回答问题，条理清晰。1.简述燃料电池的工作原理。2.比较不同类型燃料电池的优缺点。四、材料分析题（共15分）答题要求：阅读材料，分析回答问题。材料：某科研团队致力于开发新型燃料电池，他们研究了一种新型催化剂用于质子交换膜燃料电池。经过实验测试，发现该催化剂能够显著提高电池的功率密度。功率密度作为衡量燃料电池性能的一个重要指标，反映了单位体积或质量的燃料电池能够输出的电功率大小。在实际应用中，较高的功率密度意味着可以在更小的空间内实现更高的能量输出。问题：1.功率密度对于燃料电池的实际应用有什么重要意义？（5分）2.从材料中可以看出，新型催化剂对质子交换膜燃料电池性能提升的关键作用是什么？（5分）3.请举例说明除了提高功率密度外，燃料电池性能提升还可能带来哪些好处？（5分）五、论述题（共10分）答题要求：结合所学知识，论述相关观点，论述充分，逻辑清晰。论述：随着氢能产业的发展，燃料电池技术在交通运输领域的应用前景及面临的挑战。答案：一、1.C2.A3.C4.C5.D6.C7.D8.C9.B10.D二、1.化学能2.H₂-2e⁻=2H⁺3.开路电压、最大功率密度、效率4.O₂+4e⁻=2O²⁻5.优化电极结构、改进电解质性能三、1.燃料电池工作时，燃料在阳极发生氧化反应，失去电子产生离子和电子，电子通过外电路传导形成电流，离子则通过电解质传导到阴极。在阴极，氧化剂与电子和离子发生还原反应，生成产物。整个过程中，化学能被转化为电能。2.碱性燃料电池：优点是技术成熟、效率较高；缺点是工作温度低、对二氧化碳敏感。磷酸燃料电池：优点是效率较高、可靠性好；缺点是工作温度较高、体积较大。质子交换膜燃料电池：优点是启动快、功率密度高；缺点是对杂质敏感、成本较高。固体氧化物燃料电池：优点是工作温度高、燃料适应性强；缺点是启动慢、成本高。四、1.功率密度高意味着在更小空间内可实现更高能量输出，能满足一些对空间要求苛刻的应用场景，如便携式电子设备、电动汽车等，使设备更紧凑高效。2.新型催化剂显著提高了质子交换膜燃料电池的功率密度，关键作用是加快了电池反应速率，从而提升了单位体积或质量的电功率输出能力。3.例如还可能提高燃料电池的耐久性和稳定性，减少维护成本；降低电池内阻，提高能量转换效率，减少能量损耗等。五、随着氢能产业发展，燃料电池技术在交通运输领域应用前景广阔。它能提供高效、清洁动力，减