化学自习室移动版

    燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。燃料电池理论能量转化率可达100%，实际可达70%；它几乎不产生NOx和SOx的排放，CO₂的排放量也比常规发电厂减少40％以上，因此被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一。

    燃料电池的基本组成有：电极、电解质、燃料和氧化剂。燃料可以是H₂、CH₄、CH₃OH、CO等，氧化剂一般是氧气或空气，电解质可为水溶液（H₂SO₄、H₃PO₄、NaOH等）、熔融盐（Na₂CO₃、K₂CO₃）、固体聚合物、固体氧化物等。发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的负极和正极，负极发生燃料的氧化反应，正极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功并构成电池的回路。与普通电池不同的是，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。

    按电解质划分，燃料电池大致可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

    早在1839年，威廉姆﹒格罗夫就试验成功了简单的燃料电池。到了20世纪，由于传统蒸汽机系统效率很低，能源浪费，环境污染等问题，人们又开始对这种装置重新进行评估，使燃料电池成了新的研究热点。

    六十年代碱性燃料电池曾迅速发展并在航天领域得到应用。七十至八十年代，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池发展起来。九十年代以来，质子交换膜燃料电池得到了迅猛发展。美国已确定燃料电池为经济繁荣和国家安全至关重要的27项必须发展的技术之一，PEMFC是其中的重点发展项目。把燃料电池应用到汽车上是一个历史性的突破，它是靠燃料电池所发电来推动汽车运动的。目前，许多大的汽车公司都在致力于燃料电池汽车的研究开发上。这种电动汽车的最大好处是灵敏度高，不会因汽车尾气等造成环境污染。

    目前，国外正在试运行100千瓦级第二代燃料电池发电站。日本已设计出用于旅馆、办公楼的50-500千瓦的现场试验室，可供空调、照明等用电，发电效率为30%-40%，再加上余热的利用，总效率可达60%-80%。可见，燃料电池的应用面广，前景看好。

    我国在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了不少进展，积累了一定经验，但与发达国家尚有较大差距。目前，中科院大连化物所、中科院硅酸盐研究所、清华大学、上海神力公司等许多单位都在开发燃料电池。

    我们相信，随着材料科学和系统工程的不断发展，燃料电池必将成为未来的能源之星。