| 大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%,约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零;与火力发电相比,输出等量电能所排放的CO2少得多;若用氢气作燃料,则完全不排放CO2。
燃料电池发明于19世纪30年代末,经反复试验、改进,到本世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下:可用两个多孔石墨电极(分别含有不同的催化剂)插入作为电解质的30%的KOH水溶液中,氧气和氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应为:
负极:H2+2OH-=2H2O+2e
正极:(1/2)O2+H2O+2e=2OH-
总反应为:H2+(1/2)O2=H2O
经采用适当措施以适应在失重情况下运转的这种类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。这种燃料电池要采用贵金属铂或钯(以及Ag2O或CoO)作为催化剂,纯H2作燃料,因此成本高,再加上寿命不够长,所以难以将其发展为民用。
对改用了磷酸作电解质的H2-O2燃料电池的研究得到可喜的成果:电极所用催化剂中铂的含量可减少到原用量的仅12.5%。进一步又发现,在磷酸型燃料电池中,负极上可直接用比H2价格低廉的燃料如天然气,正极上可用空气。目前采用磷酸型燃料电池的发电厂在有的国家( 如日本、美国)运转发电。另据报道,早在1994年初,在美国有的城市中出现了一种公交车,用磷酸型燃料电池作动力源。
此外,已经研究并已取得一定成效而各具特色的燃料电池还有熔融碳酸盐型、高温固体电解质(如掺有杂质如Y2O等的ZrO2)型、离子交换膜型等燃料电池以及生物燃料电池。
燃料电池已被公认为继火力、水力和原子核能发电体系之后的第4大发电体系。目前,其最大缺点就是成本高。但是由于它在环保等方面所产生的巨大综合社会效益,发展它似已势在必行。我国对燃料电池技术研究和开发已有实质性启动,相信在不久的将来,我国的燃料电池技术将会得到逐渐广泛的应用。 |