燃料电池-明天的新能源.doc

燃料电池—明天的新能源 摘要：人们对能源的利用将步入一个新时代。燃料电池被认为是21世纪首选的洁净、高效发电技术。在未来30年内，燃料电池将作为分散电站，主要用于家庭、办公大楼、医院、商业区、社区等供电，规模在千瓦至几十兆瓦范围；并向大规模电站发展，作为集中发电取代目前的火力发电，以及向燃料电池与蒸气轮机技术集成方向发展，形成联合循环发电技术。从来没有哪一个象它那样受到世人如此的青睐。燃料电池被称之为继火电、水电和核电之后的第四种电力——二十一世纪电力的希望之星！本文从电池起源，到燃料电池的诞生、发展、应用和前景展望等多方面，图文并茂地展现出燃料电池的发展现状与美好未来。 作为一种能源，从来没有哪一个象它那样受到如此青睐：近十年来，国外政府和企业的投资额超过亿美元美国将列为项涉及国家安全技术之一；日本政府认为是世纪能源环境领域的核心；加拿大计划将发展成国家的支柱产业。、BP机、照相机、计算器电池在我们生活中的使用量正在迅速增加，已深入到我们生活和工作的每一个角落。一种将其它形式的能量直接转换为直流电的装置。电池按转换能量方式分两大类：一类是物理电池，如太阳能电池；另一类是化学电池，即把化学能转变为电能的装置。化学电池按工作性质可分为：一次电池（原电池）；二次电池（可充电电池）。其中：一次电池可分为：糊式锌锰电池、扣式锌银电池、锌空气电池等。二次电池可分为：镉镍电池、氢镍电池、锂电池铅酸蓄电池等。任何一种电池由四个基本部件组成，四个主要部件是两个电极、电解质、隔膜和外壳。1936年，一群修建铁路的民工在伊拉克首都巴格达城近郊格加特·拉布阿村铺设路基时，偶然发掘出一座用巨大石板砌成的古代坟墓，墓内有大量距今二千一百多年前的石器物，这些古物都是公元前247年至公元前226年时期的。参加这次考古发掘工作的当时担任伊拉克博物馆长的考古学家瓦利哈拉姆·卡维尼格记述了石棺内的物品：“陶制器皿料似花瓶，高15厘米，白色中杂一点淡黄色，边沿已破碎，上端为口状，瓶里装满了沥青。沥青之中有一铜管，直径2.6厘米，高9厘米，铜管顶端有一层沥青，并有一根锈迹斑斑的铁棒，铁棒高出沥青绝缘体1厘米，由一层灰色偏黄的物质覆盖着，看上去好像是一组化学仪器。” 经过研究和鉴定，这种古器物被称为“巴格达古化学电池”。有些科学家仿照它的材料和方法，经通电试验的结果表明：这些古电池（仿制品）真的可以通电。关于“巴格达古化学电池”问题，直到今天国际学术界仍然争论不休、意见纷纭、无法对这个奇迹作出结论。 （2） 世界上第一个真正的电池 意大利科学家伏特（Volta）在1800年发明的“伏特电池”是世界上第一个真正的电池。在伏特的那个时代，人们只停留在静电现象的研究。伏特在意大利物理学家伽伐尼发现的“动物电”现象的启发下，于1792年开始研究“动物电”及相关效应。他通过大量实验，否定了“动物电”是动物固有的说法，认为产生于两类导体所组成的电路中。伏特把若干种导体联接起来进行了长期实验，终于研制成第一个长时间可持续的电流源——伏特电堆，并在此基础上发明了伏特电池，这个电池是由一些金属（铜、银、锌）片和湿的硬纸片组成。伏特电池是19世纪初具有划时代意义的伟大发明。人们为了纪念他，将电压单位命名为“伏特”。这一发明在此后的相当长的时间内成为人们获得稳定的持续电流的唯一手段。如今，生活中常用的1号或5号干电池就是由伏特电池发展演变而来的。 （3） 蓄电池 蓄电池是通过充电将电能转变为化学能储存起来，使用时再将化学能转变为电能释放出来的一种化学电池。其转变的过程是可逆的。 1859年法国人普兰特发明了世界上第一个可充电电池——铅蓄电池，1899年琼格纳获得了碱性镍镉电池专利，1901年爱迪生获得了镍铁蓄电池专利。这三种电池迄今为止仍是蓄电池的主要产品。20世纪80年代成功研制了镍氢蓄电池，它的循环使用寿命可长达10年，现已逐步在航天领域取代镍镉电池。现在的笔记本电池也有部分使用了它。 （4） 其它电池 锌锰干电池1868年法国勒兰社（Leclanche）发明 锌银电池1943年法安德烈（Andre）发明 锌汞电池1947年美茹宾（Ruben）研制成功 锂电池：20世纪70年代研制成功的一种新型电池，既可做成原电池，也可制成蓄电池，有极优异的性能，如比能量高，温度使用范围宽，放电电压平坦，体积小，无电解液渗漏，并且电压随放电时间缓慢下降，可预示电池使用寿命。它现已应用于高性能的手机和笔记本电脑中。 核电池：把核能直接转换成电能的装置。该种电池可产生高电压，但电流很小。可用于人造卫星及探测飞船中，可长期使用。 太阳电池：一种利用太阳光与材料相互作用直接产生电能、对环境无污染的可再生能源。其发电原理是基于光伏效应，有太阳光的光量子与材料相互作用而产生电势。 1.3 什么是燃料电池