早在上个世纪六十年代,燃料电池技术就在人类登月计划中扮演过重要的角色。除了在人类宇航探索中做出杰出贡献外,燃料电池技术将越来越多地走进我们的生活,发挥其重要的作用。
在不远的将来,燃料电池将为汽车、家庭和办公室提供所需的电能。它比石油燃料更为高效,对环境的污染也大大减少。
燃料电池是一套电化学设备,它将氢和氧化合,把化学能转化为电能,同时产生水。由于燃料电池没有普通发动机的燃烧过程,不产生对环境的污染,因此它是一种清洁、可靠的能源。
在燃料电池工作时,燃料电池的阳极是位于质子交换膜有氢一侧的电极。在阳极上,氢气被分解成带正电的质子和带负电的电子。质子通过很薄的质子交换膜到达阴极,电子在外部电路的移动产生电能。在被称作阴极的空气电极中,质子与空气和电子的结合形成唯一的产物--水。燃料电池需要的氧广泛地存在于空气之中;而氢,作为世界上存量最丰富物质,可以利用太阳能、风能等可再生能源,以及从石油、生物物质和天然气中获取。
燃料电池使用的氢为液态或气态。为燃料电池供氢可有两种方式:一种是通过使用重整器,从诸如汽油之类的碳氢燃料中重整制取高质量的氢,再提供给燃料电池组使用;另一种是把氢储存在汽车上直接供燃料电池使用。
在为车辆提供动力时,燃料电池通常被串联在一起提供电能。串联在一起的燃料电池越多,输出的电能就越强。在设计燃料电池组时,至关重要的问题是减少燃料电池堆的尺寸和重量,同时改善其性能。燃料电池堆尺寸减小后,可以节省更多的空间,这一点在小型车中显得尤为重要;燃料电池堆输出性能的提高则有助于其驱动更大型的汽车。
要使燃料电池技术走入寻常百姓的生活,目前仍有许多技术问题需要解决,包括:在向氢能源经济转化过程中人们能源使用习惯的改变、氢的储存、燃料电池的成本和氢基础设备的建设等。其中最亟待解决的问题是氢基础设施的建设,而这需要政府、能源公司和汽车公司等多方面的努力。通用汽车公司正积极与各方协商,研发相关技术,推动人们早日进入“氢经济”的时代。
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