導(dǎo)    語

我們都痛恨污染,卻開著汽車出門;我們都討厭霧霾,汽車卻排著濁氣。在這個(gè)時(shí)代,禁絕汽車是不可能的,那么我們只能寄希望于新能源汽車,說到這里不得不提未來可能成為汽車重要?jiǎng)恿υ吹娜剂想姵亍?/p>

燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池的發(fā)展已經(jīng)有一個(gè)半世紀(jì)之久,但在前一百年中這種電池還只能停留在實(shí)驗(yàn)室中,直到二十世紀(jì)中期以后,燃料電池才漸漸走出實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。燃料電池因其高效環(huán)保越來越受到各國(guó)重視,現(xiàn)在,讓我們也來走進(jìn)燃料電池的世界看一看吧!

    頻

    論

微 博 互 動(dòng)

發(fā) 展 歷 程

燃料電池技術(shù)起源于1838年C.F.Schonbein發(fā)現(xiàn)了燃料電池的電化學(xué)反應(yīng),氫氣與白金電極上的氯氣或氫氣所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)能夠產(chǎn)生電流,并將此現(xiàn)象命名為極化效應(yīng)(Polarization effect)。

1839年,Willian Grove 的氣體電池,他將兩條白金分別放入兩個(gè)密封的瓶中,一瓶中充滿氫氣,另一瓶中充滿氧氣,將兩個(gè)容器浸入稀硫酸溶液時(shí),電流便在兩個(gè)電極之間流動(dòng),為了提高裝置產(chǎn)生的電壓就將四組裝置串聯(lián)起,此裝置就是后來公認(rèn)的全世界第一個(gè)燃料電池。

1899年 Nernst 提出以固態(tài)氧化物電解質(zhì)(Solid-oxide electrolyte)運(yùn)用于燃料電池上。

1959年 Francis T. Bacon 制作出5KW的燃料電池組,能夠推動(dòng)電焊機(jī)、電鋸及堆高機(jī),使這項(xiàng)技術(shù)得以走出實(shí)驗(yàn)室。

1960年美國(guó)太空總署為了發(fā)展太空科技而開始將燃料電池實(shí)用化。

1965年燃料電池正式應(yīng)用在太空船雙子星五號(hào)(Gemini five),成為美國(guó)太空計(jì)劃書中的電力供應(yīng)系統(tǒng),從此燃料電池在太空行動(dòng)擔(dān)負(fù)起重大責(zé)任。

1973年發(fā)生石油能源危機(jī),各國(guó)認(rèn)知到能源的重要性,紛紛積極制訂各種能源政策以期降低對(duì)石油進(jìn)口的依賴性。

1980年代環(huán)保意識(shí)的高漲,開發(fā)綠色能源技術(shù)使人類的發(fā)展不用受限于有盡的天然資源,也可以讓人類在享受能源提供的生活便利的同時(shí),還能維持一個(gè)良好的生活環(huán)境。

二十世紀(jì)末的微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)使燃料電池已漸漸地與熱機(jī)及傳統(tǒng)化學(xué)電池相互抗衡。

進(jìn)入二十一世紀(jì),隨著環(huán)保呼聲的日趨高漲以及燃料電池技術(shù)的不斷完善,燃料電池的商業(yè)化獲得了空間的機(jī)遇。

優(yōu)    勢(shì)

現(xiàn)代種類繁多的電池中,雖然仍以氫氣為主要燃料,但配備「燃料轉(zhuǎn)化器(或譯重組器,fuel reformer)」的電池系統(tǒng)可以從碳?xì)浠衔锘虼碱惾剂现休腿〕鰵湓貋砝。此外如垃圾掩埋?chǎng)、廢水處理場(chǎng)中厭氧微生物分解產(chǎn)生的沼氣也是燃料的一大來源。利用自然界的太陽能及風(fēng)力等可再生能源提供的電力,可用來將水電解產(chǎn)生氫氣,再供給至燃料電池,如此亦可將「水」看成是未經(jīng)轉(zhuǎn)化的燃料,實(shí)現(xiàn)完全零排放的能源系統(tǒng)。只要不停地供給燃料給電池,它就可不斷地產(chǎn)生電力。

由于燃料電池的原理系經(jīng)由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,而非產(chǎn)生大量廢氣與廢熱的燃燒作用,現(xiàn)今利用碳?xì)淙剂系陌l(fā)電系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40~50%;直接使用氫氣的系統(tǒng)效率更可超過50%;發(fā)電設(shè)施若與燃?xì)鉁u輪機(jī)并用,則整體效率可超過60%;若再將電池排放的廢熱加以回收利用,則燃料能量的利用率可超過85%。用于車輛的燃料電池其能量轉(zhuǎn)換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的3倍以上,內(nèi)燃引擎的熱效率約在10~20%之譜。

科學(xué)家們已認(rèn)定空氣污染是造成心血管疾病、氣喘及癌癥的元兇之一。最近的健康研究顯示,市區(qū)污染性的空氣對(duì)健康的威脅如同吸入二手煙。燃料電池運(yùn)用能源的方式大幅優(yōu)于燃油動(dòng)力機(jī)排放大量危害性廢氣的方案,其排放物大部份是水份。某些燃料電池雖亦排放二氧化碳,但其含量遠(yuǎn)低于汽油之排放量(約其1/6)。

燃料電池的迷人之處在于其多樣風(fēng)貌。除了前述的集中分散兩相宜的特點(diǎn)外,它還具有縮放性。利用黃光微影技術(shù)可制作微型化的燃料電池;利用模塊式堆棧配置可將供電量放大至所欲的輸出功率。單一發(fā)電元所產(chǎn)生的電壓約為0.7伏特,剛好能點(diǎn)亮一只燈。將發(fā)電元予以串接,便構(gòu)成燃料電池組,其電壓則增加為0.7伏特乘以串聯(lián)的發(fā)電元個(gè)數(shù)。

些 奇 奇 怪 怪 的 燃 料 電 池

在2014里伴隨著2K屏幕的出現(xiàn),更強(qiáng)大的運(yùn)算芯片配備,可穿戴設(shè)備以及曲屏手機(jī)的興起,都會(huì)對(duì)本就不足的電能提出更高的要求。然而一味的增大電池容量并不能解決根本問題,只有突破了電池瓶頸才會(huì)走的更平坦。相信在這一波科技浪潮到的帶動(dòng)下,手機(jī)電池現(xiàn)狀會(huì)有所改變。

 

蟑 螂 電 池

在不久前舉辦的微機(jī)電系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上,來自大阪大學(xué)和東京農(nóng)業(yè)科技大學(xué)的科學(xué)家展示了他們研制的 “生物燃料電池”。普通電池既笨重,用完了還得充電。而生物燃料電池能從蟑螂的體液中獲得燃料。蟑螂的血液淋巴中含有海藻糖,這種糖將被收集到從其滲透膜植入體內(nèi)的微型電池中。只要保證蟑螂吃飽了,那么能量就能源源不斷。(詳情)

糖類燃料電池

美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)宣布,開發(fā)出了使用多糖類的燃料電池。這種電池的容量密度比鋰離子充電電池高10倍以上,該大學(xué)表示,“3年以內(nèi)就能達(dá)到在手機(jī)及平板電腦等產(chǎn)品上使用的水平”。該電池是弗吉尼亞理工大學(xué)副教授張以恒等人開發(fā)的。(詳情)

 
 

可 樂 電 池

設(shè)計(jì)師Daizi Zheng把可樂裝入一種特制的電池內(nèi),就可以為一款新型手機(jī)提供電源。這款設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是幾乎所有含糖分的飲料都可以充當(dāng)電池,因?yàn)槠潆娏碓淳褪前扬嬃现械奶妓衔?糖)加上酶作為催化劑來發(fā)電。(詳情)

壇 熱 論

關(guān) 新 聞