2025年大四（氫能科學(xué)與工程）燃料電池技術(shù)考核題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題4分)1.以下哪種燃料電池的工作溫度最高？（）A.堿性燃料電池B.磷酸燃料電池C.固體氧化物燃料電池D.質(zhì)子交換膜燃料電池2.燃料電池中，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是（）A.氧化反應(yīng)B.還原反應(yīng)C.水解反應(yīng)D.中和反應(yīng)3.下列關(guān)于質(zhì)子交換膜燃料電池的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率B.啟動(dòng)速度快C.對(duì)雜質(zhì)氣體不敏感D.工作溫度較低4.燃料電池的燃料通常不包括（）A.氫氣B.甲醇C.汽油D.天然氣5.提高燃料電池性能的關(guān)鍵因素不包括（）A.催化劑活性B.質(zhì)子傳導(dǎo)率C.電池內(nèi)阻D.電池外觀顏色6.固體氧化物燃料電池的電解質(zhì)是（）A.質(zhì)子交換膜B.熔融碳酸鹽C.固體氧化物D.氫氧化鉀溶液7.燃料電池系統(tǒng)中，用于控制反應(yīng)氣體流量和壓力的部件是（）A.電極B.電解質(zhì)C.雙極板D.氣體擴(kuò)散層8.以下哪種燃料電池更適合用于便攜式電子設(shè)備？（）A.堿性燃料電池B.磷酸燃料電池C.質(zhì)子交換膜燃料電池D.熔融碳酸鹽燃料電池9.燃料電池的能量密度主要取決于（）A.電池體積B.燃料種類C.電極材料D.電池工作溫度10.下列關(guān)于燃料電池的優(yōu)點(diǎn)，表述不正確的是（）A.無(wú)污染B.能量轉(zhuǎn)換效率高C.可連續(xù)發(fā)電D.成本低廉第II卷（非選擇題共60分）二、填空題（每題3分，共15分）答題要求：請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫正確答案。1.燃料電池是一種將______直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.質(zhì)子交換膜燃料電池的陽(yáng)極反應(yīng)式為______。3.燃料電池的性能指標(biāo)包括______、______、______等。4.固體氧化物燃料電池的陰極反應(yīng)式為______。5.提高燃料電池效率的主要途徑有______、______等。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問(wèn)題，條理清晰。1.簡(jiǎn)述燃料電池的工作原理。2.比較不同類型燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn)。四、材料分析題（共15分）答題要求：閱讀材料，分析回答問(wèn)題。材料：某科研團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)新型燃料電池，他們研究了一種新型催化劑用于質(zhì)子交換膜燃料電池。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該催化劑能夠顯著提高電池的功率密度。功率密度作為衡量燃料電池性能的一個(gè)重要指標(biāo)，反映了單位體積或質(zhì)量的燃料電池能夠輸出的電功率大小。在實(shí)際應(yīng)用中，較高的功率密度意味著可以在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的能量輸出。問(wèn)題：1.功率密度對(duì)于燃料電池的實(shí)際應(yīng)用有什么重要意義？（5分）2.從材料中可以看出，新型催化劑對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池性能提升的關(guān)鍵作用是什么？（5分）3.請(qǐng)舉例說(shuō)明除了提高功率密度外，燃料電池性能提升還可能帶來(lái)哪些好處？（5分）五、論述題（共10分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，論述相關(guān)觀點(diǎn)，論述充分，邏輯清晰。論述：隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，燃料電池技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn)。答案：一、1.C2.A3.C4.C5.D6.C7.D8.C9.B10.D二、1.化學(xué)能2.H?-2e?=2H?3.開路電壓、最大功率密度、效率4.O?+4e?=2O2?5.優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、改進(jìn)電解質(zhì)性能三、1.燃料電池工作時(shí)，燃料在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子產(chǎn)生離子和電子，電子通過(guò)外電路傳導(dǎo)形成電流，離子則通過(guò)電解質(zhì)傳導(dǎo)到陰極。在陰極，氧化劑與電子和離子發(fā)生還原反應(yīng)，生成產(chǎn)物。整個(gè)過(guò)程中，化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為電能。2.堿性燃料電池：優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、效率較高；缺點(diǎn)是工作溫度低、對(duì)二氧化碳敏感。磷酸燃料電池：優(yōu)點(diǎn)是效率較高、可靠性好；缺點(diǎn)是工作溫度較高、體積較大。質(zhì)子交換膜燃料電池：優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)快、功率密度高；缺點(diǎn)是對(duì)雜質(zhì)敏感、成本較高。固體氧化物燃料電池：優(yōu)點(diǎn)是工作溫度高、燃料適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是啟動(dòng)慢、成本高。四、1.功率密度高意味著在更小空間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)更高能量輸出，能滿足一些對(duì)空間要求苛刻的應(yīng)用場(chǎng)景，如便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車等，使設(shè)備更緊湊高效。2.新型催化劑顯著提高了質(zhì)子交換膜燃料電池的功率密度，關(guān)鍵作用是加快了電池反應(yīng)速率，從而提升了單位體積或質(zhì)量的電功率輸出能力。3.例如還可能提高燃料電池的耐久性和穩(wěn)定性，減少維護(hù)成本；降低電池內(nèi)阻，提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少能量損耗等。五、隨著氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，燃料電池技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。它能提供高效、清潔動(dòng)力，減