氫燃料電池

氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲存能量的電池。特點環(huán)保節(jié)能，高效。氫燃料電池-來源發(fā)展汽車是人們生活中的重要交通工具，而汽車排放的尾氣又是造成日益嚴重的環(huán)境污染的重要原因，為此，人們急需尋找一種代用燃料?？茖W(xué)家經(jīng)過幾十年的精心研究發(fā)現(xiàn)，用氫燃料電池作汽車動力無污染環(huán)境的有害成份。因此，使用氫燃料電池的汽車才是名副其實的“綠色燃料”汽車。

據(jù)報道，在冰島政府的支持下，戴姆勒—克萊斯勒公司和殼牌公司1999年初公布了把這個島國變?yōu)槭澜缟系谝粋€“氫經(jīng)濟”的國家計劃——最終用無污染的氫能源取代所有小轎車、公共汽車上使用的柴油和汽油。目前，德國已經(jīng)陸續(xù)推出了各種燃氫汽車。過去，人們總以為氫氣是一種化學(xué)元素，很少把它作為能源來看待。自從出現(xiàn)了火箭和氫彈之后，氫氣又變成了航天和核武器的重要材料，現(xiàn)在又將其制成氫燃料電池，為人們提供電能。氫燃料電池-發(fā)電原理氫燃料電池發(fā)電的基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負載到達陽極。氫燃料電池與普通電池的區(qū)別主要在于：干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來；而氫燃料電池嚴格地說是一種發(fā)電裝置，像發(fā)電廠一樣，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關(guān)鍵技術(shù)，它不僅要為氣體和電解質(zhì)提供較大的接觸面，還要對電池的化學(xué)反應(yīng)起催化作用。氫燃料電池-應(yīng)用領(lǐng)域 20世紀60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術(shù)，很快，氫燃料電池就被運用于發(fā)電和汽車。大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網(wǎng)，由電網(wǎng)輸送給用戶。但由于各用電戶的負荷不同，電網(wǎng)有時呈現(xiàn)為高峰，有時則呈現(xiàn)為低峰，這就會導(dǎo)致停電或電壓不穩(wěn)。另外，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機這些龐大的設(shè)備上，燃燒時還會消耗大量的能源和排放大量的有害物質(zhì)。而使用氫燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不需要進行燃燒，能量轉(zhuǎn)換率可達60%～80%，而且污染少、噪音小，裝置可大可小，非常靈活。氫的化學(xué)特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。

某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會分解，并把所吸收的氫釋放出來，這就構(gòu)成了一種良好的貯氫材料。隨著制氫技術(shù)的發(fā)展，氫燃料電池離我們的生活越來越近。到那時，氫氣將像煤氣一樣通過管道被送入千家萬戶，每個用戶則采用金屬氫化物的貯罐將氫氣貯存起來，然后連接氫燃料電池，再接通各種用電設(shè)備。它將為人們創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境，減輕繁重的生活事務(wù)。但愿這種清潔方便的新型能源——氫燃料電池早日在人們?nèi)粘Ｉ钪小?br />
氫燃料電池-汽車應(yīng)用 20輛中國自主研制的氫燃料電池轎車在同濟大學(xué)新能源汽車工程中心舉行赴京發(fā)車儀式，它們將在奧運會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基于大眾帕薩特領(lǐng)馭車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統(tǒng)平臺而成功研發(fā)出來的。它們以氫氣為能源，經(jīng)氫氧化學(xué)反應(yīng)生成水，真正實現(xiàn)零污染。氫燃料電池轎車加一次氫可跑300多公里，時速達每小時140~150公里。

目前，氫燃料電池轎車比同類型內(nèi)燃機車重200多公斤，貴5倍以上。氫燃料電池車的工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極)，經(jīng)過催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子(質(zhì)子)穿過質(zhì)子交換膜，到達燃料電池陰極板(正極)，而電子是不能通過質(zhì)子交換膜的，這個電子，只能經(jīng)外部電路，到達燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時把水(蒸氣)帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經(jīng)傳動系統(tǒng)、驅(qū)動橋等帶動車輪轉(zhuǎn)動，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達60~80%，為內(nèi)燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。

因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車，氫燃料是完美的汽車能源！氫燃料電池車的優(yōu)勢毋庸置疑，劣勢也是顯而易見。隨著科技的進步，曾經(jīng)困擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的貯存技術(shù)等問題已經(jīng)逐步攻克并不斷完善，然而成本問題依然是阻礙氫燃料電池車發(fā)展的最大瓶頸。目前氫燃料電池的成本是普通汽油機的100倍，這個價格是市場所難以承受的。據(jù)悉，這批氫燃料電池車，最大輸出功率高達60千瓦，燃料消耗僅為每百公里1.2公斤氫氣，大約相當(dāng)于4升93號汽油。