科普知识――21世纪环保新亮点：燃料电池研究方兴未艾

                                                                                                 1839年，英国人葛瑞沃提出了氢和氧反应可以发电的原理，建立了氢―氧燃料电池的概念。但是，由于受多种原因的制约，直到20世纪60年代初，出于对航天和国防需要的考虑，才相继开发出液氢和液氧小型燃料电池。
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电，其发生电化学反应的实质是氢气的燃烧反应。它的与众不同之处在于燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是起催化转换作用，最主要的优点是热效率高和污染极低。
燃料电池如用做汽车动力，它将化学能转变为电能到达驱动轮后综合效率约为34％，而传统的发动机将化学能转变为机械能，到达驱动轮后的综合效率仅为12％左右，这意味着燃料电池比一般的发动机更加节能。以氢气为燃料的燃料电池经过化学反应后的产物只有水，其排放出的尾气对环境几乎没有任何污染。
依据电解质的不同，燃料电池主要分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)。长期以来，燃料电池产业化最主要的障碍是过高的生产成本。经过多年的研究和技术发展，随着实用化的电池系统结构的基本确定，新的设计与制作工艺大幅度降低了原材料的消耗水平，从而使燃料电池的生产成本开始大幅度下降，规模经济效益初步形成。
近二三十年来，由于一次性能源的匮乏，以及公众对环境保护的日益关注，要求开发利用新的清洁再生能源的呼声愈来愈高。燃料电池以其高效、零污染的特点在世界范围内引起了汽车行业的广泛关注。有数据显示，到2007年，燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元。美国、欧洲和日本的著名汽车公司纷纷投入巨资进行燃料电池汽车的研发，各国政府也在法规和政策方面给予极大的支持。
美国戴姆勒―克莱斯勒公司的甲醇改质型燃料电池汽车“NECAR5”于2002年5月20日从旧金山出发，成功横穿了北美大陆，在历经16天后安全抵达华盛顿特区。这是燃料电池汽车首次成功横穿北美大陆，行驶距离为5250公里，最高时速达到145公里。
通用公司宣布液氢燃料电池汽车“氢动三号”已在日本获得公路行驶许可。与此同时，“氢动三号”的液氢贮藏系统也得到了认可。这样，该车就成为首款在日本得到公路行驶许可的液氢燃料电池汽车。
欧盟也提出了极具竞争性的“明日汽车”计划，由汽车公司、汽车零部件厂商、能源化工行业等共同进行低排放／零排放车辆研发工作。其中包括车用蓄电池、燃料电池在内的先进动力系统以及与此相关的重要技术(电子技术、轻量化材料、电子控制技术)的开发研究。
同时，一项投资额为1850万欧元的“欧洲清洁城市运输项目计划”也在实施当中。该计划涉及欧洲7个国家9个城市，将在阿姆斯特丹、巴塞罗那、汉堡、斯图加特、伦敦、卢森堡、马德里、斯德哥尔摩、波尔图进行。每个城市都将有3辆燃料电池公众汽车参与。该项目希望通过示范活动，提高公众对燃料电池和有关氢基础设施的认识，同时也为进一步发展这项新技术积累使用经验，使其早日实现大规模商业化运营。
业内人士指出，燃料电池技术21世纪在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作的动力装置，将会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥更为重要的作用。
科普知识――燃料电池



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