2025年高職第三學(xué)年（氫能技術(shù)應(yīng)用）氫能燃料電池應(yīng)用基礎(chǔ)測試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.下列關(guān)于氫能燃料電池的說法，正確的是（）A.其能量轉(zhuǎn)化效率比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)低B.工作時不需要外界提供能量C.氫氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)D.產(chǎn)物對環(huán)境有較大污染2.氫能燃料電池的核心部件不包括（）A.電極B.電解質(zhì)C.催化劑D.熱交換器3.以下哪種氫氣制取方法相對更環(huán)保且可持續(xù)（）A.化石燃料制氫B.水電解制氫C.生物質(zhì)制氫D.工業(yè)副產(chǎn)氫4.氫能燃料電池工作時，電子的流動方向是（）A.從正極經(jīng)外電路到負(fù)極B.從負(fù)極經(jīng)外電路到正極C.不發(fā)生電子流動D.隨機(jī)流動5.下列關(guān)于燃料電池電解質(zhì)的作用，說法錯誤的是（）A.傳導(dǎo)離子B.參與電極反應(yīng)C.隔開正負(fù)極D.儲存電能6.氫能燃料電池的優(yōu)點(diǎn)不包括（）A.能量密度高B.無污染C.啟動速度快D.成本低7.目前制約氫能燃料電池大規(guī)模應(yīng)用的主要因素是（）A.氫氣制取成本高B.能量轉(zhuǎn)化效率低C.體積過大D.使用壽命短8.以下哪種氣體不能作為氫能燃料電池的燃料（）A.純氫氣B.富氫氣體C.一氧化碳D.甲烷9.氫能燃料電池中，氧氣在正極發(fā)生的反應(yīng)是（）A.氧化反應(yīng)B.還原反應(yīng)C.分解反應(yīng)D.化合反應(yīng)10.燃料電池的開路電壓主要取決于（）A.電極材料B.電解質(zhì)種類C.燃料和氧化劑的性質(zhì)D.電池體積11.下列關(guān)于氫能燃料電池的工作溫度，說法正確的是（）A.只能在常溫下工作B.高溫有利于提高性能C.不同類型電池工作溫度不同D.低溫性能更好12.用于氫能燃料電池的催化劑通常是（）A.金屬氧化物B.碳材料C.貴金屬D.高分子材料13.氫能燃料電池的輸出電壓與下列哪個因素關(guān)系不大（）A.電池內(nèi)阻B.負(fù)載大小C.環(huán)境濕度D.燃料濃度14.以下哪種電池屬于氫能燃料電池的一種（）A.鉛酸電池B.鎳氫電池C.質(zhì)子交換膜燃料電池D.鋰離子電池15.氫能燃料電池在車輛上應(yīng)用時，其動力系統(tǒng)的特點(diǎn)是（）A.動力強(qiáng)勁但續(xù)航短B.動力平穩(wěn)且續(xù)航長C.啟動慢且能耗高D.加速性能差16.當(dāng)氫能燃料電池的負(fù)載增加時，其輸出電流會（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小17.下列關(guān)于氫能燃料電池的維護(hù)，說法正確的是（）A.無需定期檢查B.只需檢查電極C.要保持電池干燥D.隨意放置即可18.氫能燃料電池的輸出功率與（）有關(guān)。A.電池內(nèi)阻B.燃料供應(yīng)量C.負(fù)載電阻D.以上都是19.目前研發(fā)的新型氫能燃料電池電解質(zhì)主要目的是（）A.降低成本B.提高工作溫度范圍C.增加電池重量D.減少燃料消耗20.氫能燃料電池在分布式發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢是（）A.發(fā)電效率低B.占地面積大C.可靈活布置D.維護(hù)成本高第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分，共10分。請?jiān)跈M線上填寫正確答案。21.氫能燃料電池的基本組成包括電極、電解質(zhì)和________________。22.氫氣在燃料電池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。23.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率通常在________________左右。24.質(zhì)子交換膜燃料電池工作時，質(zhì)子通過________________傳導(dǎo)。25.提高氫能燃料電池性能的途徑包括優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、改進(jìn)電解質(zhì)和________________。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分，共20分。簡要回答問題。26.簡述氫能燃料電池的工作原理。27.說明氫能燃料電池相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢。28.分析影響氫能燃料電池性能的主要因素。29.當(dāng)前氫能燃料電池商業(yè)化面臨哪些挑戰(zhàn)？（三）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：近年來，隨著對清潔能源的需求增加，氫能燃料電池技術(shù)得到了快速發(fā)展。某研究團(tuán)隊(duì)對一種新型氫能燃料電池進(jìn)行了測試，在不同工作條件下記錄了電池的性能數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，當(dāng)工作溫度在60℃時，電池的輸出電壓較為穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了65%；當(dāng)溫度升高到80℃時，電壓略有下降，效率提高到70%；但當(dāng)溫度繼續(xù)升高到100℃時，電壓明顯下降，效率也降低。同時，研究還發(fā)現(xiàn)，燃料中氫氣的純度對電池性能影響較大，純度越高，性能越好。30.根據(jù)材料分析溫度對該新型氫能燃料電池性能的影響。31.闡述氫氣純度對燃料電池性能的作用。（四）論述題（共15分）答題要求：本大題共1小題，共15分。論述氫能燃料電池在未來能源領(lǐng)域的發(fā)展前景及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在當(dāng)今全球?qū)沙掷m(xù)能源需求不斷增長的背景下，氫能燃料電池作為一種極具潛力的能源技術(shù)，正逐漸嶄露頭角。請論述其在未來能源領(lǐng)域的發(fā)展前景以及所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。（五）設(shè)計(jì)題（共5分）答題要求：本大題共1小題，共5分。32.設(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)來初步檢測氫能燃料電池的性能，說明實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期觀察到的現(xiàn)象。答案：1.C2.D3.B4.B5.D6.D7.A8.C9.B10.C11.C12.C13.C14.C15.B16.A17.C18.D19.B20.C21.催化劑22.2H?+O?=2H?O23.60%-80%24.質(zhì)子交換膜25.改進(jìn)催化劑26.氫能燃料電池工作時，氫氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子變成氫離子，電子通過外電路流向正極。氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，與氫離子結(jié)合生成水。電解質(zhì)傳導(dǎo)離子，使電池內(nèi)部形成電流回路，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。27.優(yōu)勢：能量轉(zhuǎn)化效率高；無污染，產(chǎn)物為水；噪音??；啟動速度快；續(xù)航能力有潛力提升等。28.主要因素：電極材料及結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)性能、催化劑活性、燃料和氧化劑的純度及供應(yīng)量、工作溫度、電池內(nèi)阻、負(fù)載大小等。29.挑戰(zhàn)：氫氣制取成本高；儲存和運(yùn)輸困難；燃料電池耐久性和可靠性有待提高；基礎(chǔ)設(shè)施不完善；成本較高，市場競爭力不足等。30.溫度在60℃時，電池輸出電壓穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化效率65%；80℃時，電壓略有下降，效率提高到70%；100℃時，電壓明顯下降，效率降低。說明溫度過高不利于電池性能，存在一個較優(yōu)的工作溫度范圍。31.氫氣純度越高，燃料電池性能越好。高純度氫氣能減少雜質(zhì)對電極反應(yīng)和電解質(zhì)傳導(dǎo)的干擾，使電池反應(yīng)更充分，從而提高輸出電壓、能量轉(zhuǎn)化效率等性能指標(biāo)。