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燃料电池介绍及在摩托车上的应用

作者：发布时间：2005-2-19 8:04:32 来源：

燃料电池经过165年的漫长发展历程，已从实验室走向宇航尖端领域，走向民用，逐步形成产业化、商品化，为新世纪汽车业的大发展奠定了坚实的物质基础。燃料电池汽车将引发21世纪新能源与环保的绿色革命，已经成为国际汽车业高技术竞争中的热点和夺取未来市场的杀手锏，这是现代汽车发展的新动向和必然趋势。本文较为详细地介绍了燃烧电池的优点、发展简史、发展前景及其在汽车上的应用。
　　纵观世界，燃料电池汽车即将以其“清洁、安静、微笑”的形象驶入21世纪，而成为新世纪的机动车明星和人们梦寐以求的理想交通工具之一，这是现代汽车发展的新动向和必然趋势。

　　自从电动汽车诞生的那天起，铅酸电池就一直统治了电动汽车动力源的大好江山，但是由于铅酸蓄电池储存能量少，报废后的酸液和重金属铅严重污染环境，所以开发清洁无污染、高效率、长寿命的新能源已经成为世界汽车业的重要责任，燃料电池就是最被看好的一种新型铅酸电池替代品。

　　一、何为燃料电池
　　
燃料电池是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接变为电能的发电装置，亦即通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。它的种类可以多种多样，但都基于一个基本的设计，即它们都含有二个电极，一个负阳极和一个正阴极。这二个电极被一个位于它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。电极上的催化剂（如白金），常用来加速电化学反应。只要向燃料电池不断供给燃料，就可以在电极上连续发生电化学反应，并产生电流。单个燃料电池块的电压小于1V，因而要将多个燃料电池组合在一起，制成电池堆，并根据电压和电流的需要将电池堆进行串联或并联，以产生足够的电力。　

　　二、燃料电池的独特优点及发展前景
　　
燃料的电池具有传统铅酸电池无可比拟的独特优越性，高效率、无污染、低噪声、建设周期短、易维护以及成本低是其诱人特点。
　　
首先是它的高效率。从理论上讲，燃料电池可将燃料能量的90%转化为可利用的电和热。实际上，直接甲醇燃料电池的发电效率已经达到40%，磷酸燃料的电池的发电效率接近46%；熔融碳酸盐燃料电池的发电效率也超过60%；固体氧化物燃料电池与汽轮发电机联合使用，其效率更高，能达到70%。如此高的发电效率可以说是史无前例的。
其二，具有良好的环保效益。近年来，随着世界汽车的生产量和保有量的急剧增加，其排放污染物占大气污染物的50%以上，其中CO、HC、NOX和挥发性有机物是影响空气质量的主要杀手，可导致臭氧层破坏，是温室效应的最主要根源，已经成为危害人体健康的“罪魁祸首”，全世界人们对其均“深恶痛绝”，各国都纷纷颁布愈来愈严格的法规予以控制。因此，解决环境污染问题的关键是要从根本上解决能源结构问题，研究开发清洁能源，而燃料电池正好符合这一环保需求。燃料电池中的氢气是唯一直接应用的燃料，它和氧气在铂催化剂的触发下发生电化学反应，其反应的副产物是水，几乎不产生其它有害物质，将其应用到汽车上，完全可以达到“零排放、零污染”。它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题，市场前景十分广阔。
　　
其三，据专家预测，21世纪中、下叶世界石油资源将面临枯竭，以石油产品为燃料的现代汽车即将面临“饥饿”和“死亡”的威胁。而燃料电池可以用天然气、石油液化气、煤气、煤、生物质和醇类等作为燃料。这些燃料的储存量大，有些还可以再生（如生物质、醇类），已经成为解决这一世界难题的重要途径之一。