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燃料電池

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-08-16

在火力發(fā)電設(shè)備中,燃料燃燒使水變成水蒸氣,帶動(dòng)蒸氣輪機(jī),再帶動(dòng)發(fā)電機(jī),即化學(xué)能依次變成熱能、機(jī)械能,最后變成電能。在能量轉(zhuǎn)化中會(huì)有損耗。所以在火力發(fā)電中,化學(xué)能的利用率只有30~40%。在燃料電池中,燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。正極和負(fù)極都用惰性材料(如鐵、氧化鐵、多孔炭、多孔鎳等)制成。負(fù)極方面連續(xù)送入煤氣、發(fā)生爐煤氣、水煤氣、氫氣、甲烷和其他碳?xì)浠衔锏瓤扇夹晕镔|(zhì)。正極方面連續(xù)送入空氣或氧氣。電解質(zhì)可用堿(如氫氧化鉀)的水溶液或熔融的碳酸鹽或金屬氧化物(如碳酸鉀、氧化鎂,后者在使用時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化成碳酸鹽)。化學(xué)能的利用率高,可達(dá)70%左右。下面以氫氧燃料電池為例說(shuō)明。氫氧燃料電池以氫氣為燃料,氧氣為氧化劑,多孔性碳制成正、負(fù)極材料,30%的氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)。負(fù)極上吸附氫氣,正極上吸附氧氣。電池工作時(shí),負(fù)極上的氫釋出電子,發(fā)生氧化反應(yīng),正極上的氧得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。這跟氫氣在氧氣中燃燒一樣,但沒(méi)有火焰,也不放出熱量,而產(chǎn)生電流。燃料電池消耗燃料,可以節(jié)約金屬資源(跟其他電池比)。在燃料電池中,電極上的氣體分子必須先分解成原子,再在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng),在上述分解中需要特殊的、價(jià)格昂貴的催化劑,所以目前尚不易普及,僅用于人造衛(wèi)星、太空站等高科技領(lǐng)域。

 
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