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揆一养生堂的网易博客

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《揆一养生堂》名张揆一 男 1927年生 山东省人 住武汉60年。1947年入伍 1957年大学毕业 任大学教师 团委书记 学报编辑部主任/编审。优秀共产党员 先进工作者 全国优秀编辑 湖北省优秀科普作家。1981-2013年报上刊文1 549篇 网上512篇 微博500条 杂志943篇。1986-2013年编著书籍105本,《农民工意外伤害自救与防护》印刷8次13.4万册。获奖125次 两次获湖北省关心下一代先进工作者,被评为武汉科协先进工作者,.武汉市优秀科普志愿者奖。

原创/科技 何谓燃料电池  

2018-07-24 11:04:22|  分类: 编著 |  标签: |举报 |字号 订阅

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何谓燃料电池

                华中科技大学同济医学院 张揆一

 

燃料电池,是一种将燃料所拥有的化学能直接地转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。主要由电极、电解质隔膜和集电器组成。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。从节约能源和保护生态环境的角度来看,燃料电池是最有发展前途的发电技术。

 直接转化成电能

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 燃料电池是一种能量转化装置,它按照电化学原理,即原电池工作原理,等温的把储存在燃料和氧化剂里的化学能直接转化成电能,实际上过程是氧化还原反应。在运行时,外部供给电池的氢在燃料极放出电子变成氢离子,氢离子通过电解质后转向空气极,电子则通过外电路到达空气极。在空气极,由外部供给电池的氧,与氢离子和电子产生反应生成水。电能则由外电路进行输出。燃料电池和普通的干电池都是将化学能转换成电能的装置,但是两者有一个很大的不同点,即封存在干电池中参与化学反应的物质最终会消耗殆尽,反应停止,不能再输出电能;燃料电池只要能不断地给它提供燃料气体和氧化剂,化学反应就能一直进行下去,从而不停地输出电能。

燃料电池的优势

⑴对环境污染小:燃料电池所以会被认为是未来新能源汽车的终极选择,很大的一个原因就是对环境污染小。这种电池在电动汽车里本质上是一种零排放汽车,它没有燃烧过程,若以纯氢作燃料,通过电化学的方法,将氢和氧结合,只会产生水。采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢,作为燃料电池的燃料,生成物除水之外还可能有少量的二氧化碳,但其排放量远少于内燃机,且没有其他污染排放,如氧化氮、氧化硫等等,接近零排放。与传统汽车相比既减少了机油泄漏带来的污染,又降低了温室气体的排放,所以燃料电池堆对环境的污染很小。

⑵能量转换率高:燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节,因此不会受到卡诺循环的限制;它在运行时把化学能直接转换为电能,所以相比内燃机的燃烧作用不会产生大量废气与废热,能量转化效率目前能达到40%-60%,而内燃机的转换效率只有10%-20%。能量转换率高,就可以节省许多的能源。

⑶使用的范围广:燃料电池可使用的燃料范围非常广泛,含有氢原子的能源都可以用作燃料电池的燃料。氢可以通过水分解来获得,也可以通过其他的可再生能源来获得,如天然气、丙烷、煤炭、沼气、甲醇等等。可使用的燃料范围广,能源多样性就强,这样可以降低对现有主要能源石油的依赖性,优化能源结构,缓解能源紧张的问题。

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 ⑷安全相对较高:在工作过程中,电池温度不会超过100,如果加上冷却措施,温度还会更低;燃料电池的外壳如果破裂,也不会产生爆炸,只会有燃烧反应,相对其他电池来说安全性更高。

⑸稳定性强实用:燃料电池不管是高于其额定功率运行还是低于其额定功率运行,它都能稳定承受,并且效率变化不大。此外,它还能够在短时过载能力可以达到额定功率的200%,且仍能稳定运行,非常适用于汽车的加速、爬坡等情况。

⑹运行时噪音低:燃料电池的结构非常简单,除了空气压缩机和冷却系统以外,没有其他的运动零部件,因此在运行的时候噪音非常低。

(作者摘编自《荆楚网》2018-07-16

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