摘 要：鱼类通过消耗溶解的氧气而在水中生存，尽管氧气的含量仅为8ppm。本文将对燃料电池在水中运行以产生足够电能的可能性进行介绍。由各实验得出的结果是肯定的，并且燃料电池在水中运行时实际产生的电能与在空气中运行时相当。此外，已证明燃料电池可以去除空气和水中的氧气。也就是说，燃料电池可以用作脱氧设备以保护新鲜的食物、饮料和药物免于腐烂和氧化。
关键字：水中溶解氧、燃料电池、发电、除氧、脱氧装置
4、利用燃料电池除氧
脱氧（Deoxidation，Removal of oxygen）不仅是长期保存生鲜食品和腌制食品等所必须的，还可以在防止水管和锅炉等的腐蚀和发霉的基础上延长其寿命，以降低维护成本。另外，脱氧对于锂离子电池、半导体器件、化工产品的制造过程和保管等也是不可或缺的。并且，在先进的真空装置等中，必须除去少量的吸附氧。以上脱氧技术都需要使用大型装置并且操作成本高。即使食品包装通过氮气吹扫或抽真空脱氧，氧气也会由于泄漏或渗透进入包装，因此始终保持脱氧状态也是很重要的。本文将燃料电池消耗氧气的功能应用于脱氧领域，并考虑了其优点和问题。
除图1所示的人工鳃之外，图9还示出本次使用的脱氧容器和结构。（f）是空容器，（g）是密闭容器，其中装有含有溶解氧的液体，并通过鼓泡将氧气排出。脱氧对象除水以外，还包括酒精、食用油和酱油等，本次使用溶解氧溶液。如果将密闭容器的气体持续循环到燃料电池的氧电极，氧气被消耗，其浓度随时间降低。
图9：密闭容器的脱氧
4.1 电池电流和消耗氧气量
在燃料电池中，当负荷电阻无限大（即i=0）时，不消耗氧气和燃料。换言之，当燃料供给速度和催化反应速度足够大时，所消耗的氧气量取决于负载电阻。更重要的是，当负载电阻足够小时，电流的大小取决于供氧量。
图10示出当对图9（f）的空容器（容积V0＝3.2mL）进行脱氧时的电流（i），电池电压（Ecell）和输出功率（P）的时间依赖性。此时的负载电阻使用用于测量电流的11Ω分流电阻。另外，电池的催化剂面积为1.0cm2，为了根据电流值计算脱氧量，记录了实测的电流值。电流在开始放电后下降，约13分钟后几乎达到平衡状态（约2mA）。这种电流下降的状态直接反映了容器内氧气浓度的下降。
图10：在图9（f）的密闭容器中进行气体循环过程中的电池参数的时间依赖性
在图1所示的氧电极的反应中，一个氧分子O2被四个电子还原，因此当电流（i）流过时，如式（1）所示每秒消耗j个氧。其中，e是基本电荷（=1.6×10-19C）。
利用气体的摩尔体积Vm（=22.4L/mol，0℃，1atm），通过式（1）和式（2）求出每秒流过的氧气体积（v）。
其中，NA（=6.02x1023mol-1）是阿伏伽德罗常数，eNA是法拉第常数（F=9.65×104sA/mol）。通过对在一定时间内流过的电流进行积分获得电荷量q=∫idt，以通过式（3）求出该时间段内消耗的氧气体积（V）。
在这里，先求出Vm/4F=0.058Ml/C比较方便。
通过对图10所示的t=0~15分钟之间的电