新型化学电池_科普之友

一、电池知识
　　
　　说到电池我想大家并不陌生，不过我今天要介绍的电池是一种新型电池，人们称它为燃料电池。那么燃料电池与其它的化学电池有何不同呢？以及它的工作原理和其它电池有何不同等等。下面我将为大家详细介绍燃料电池。
　　
　　燃料电池和其它电池的主要差别在于，它不是把还原剂、氧化剂物质全部储存在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池使名符其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能连续和直接转化为电能的"能量转换机器"。能量转化率很高。可达80%以上，为热机效率的一倍多。燃料电池的高能量转化率可达到节省燃料的目的。其次，燃料在空气中燃烧时要产生大量的烟、雾、尘和有害气体污染大气，危害生态环境，而燃料电池不会产生这些污染问题。所以科学家预言，燃料电池将成为下世纪世界上获得电力的重要途径，是继水力、火电、核能发电后的第四类发电--化学能发电。
　　
　　燃料电池以还原剂为负极反应物；以氧化剂为正极反应物。为了使燃料便于进行电极反应，要求电极材料兼具有催化剂的特性。为了使燃料便于进行电极反应，要求电极材料兼具催化剂的特性。可用多孔炭、多孔镍等来做电极材料。电解质则有碱性、酸性、熔融盐等等。
　　
　　了解了燃料电池的一些基本原理，下面我将为大家介绍一下碱性氢氧燃料电池和磷酸型燃料电池
　　
　　（1）性氢氧燃料电池
　　
　　这种电池用30%-50%KOH为电解液，在100°C以下工作。燃料是氢气，氧化剂是氧气。其电池图示为（―）C|H2|KOH|O2|C(+)
　　
　　电池反应为负极2H2+4OH―4e=4H2O正极O2+2H2O+4e=4OH
　　
　　总反应2H2+O2=2H2O
　　
　　碱性氢氧燃料电池早已于本世纪60年代就应用于美国载人宇宙飞船上，也曾用于叉车、牵引车等，但其作为民用产品的前景还评价不一。否定者认为电池所用的电解质KOH很容易与来自燃料气或空气中的CO2反应，生成导电性能较差的碳酸盐。另外，虽然燃料电池所需的贵金属催化剂载量较低，但实际寿命有限。肯定者则认为该燃料电池的材料较便宜，若使用天然气作燃料时，它比唯一已经商业化的磷酸型燃料电池的成本还要低。
　　
　　（2）磷酸型燃料电池
　　
　　它采用磷酸为电解质，利用廉价的炭材料为骨架。它除以氢气为燃料外，现在还有可能直接利用甲醇、天然气、城市煤气等低廉燃料，与碱性氢氧燃料电池相比，最大的优点是它不需要CO2处理设备。磷酸型燃料电池已成为发展最快的，也是目前最成熟的燃料电池，它代表了燃料电池的主要发展方向。目前世界上最大容量的燃料电池发电厂是东京电能公司经营的11MW美日合作磷酸型燃料电池发电厂，该发电厂自1991年建成以来运行良好。近年来投入运行的100多个燃料电池发电系统中，90%是磷酸型的。市场上供应的磷酸型发电系统类型主要有日本富士电机公司的50KW或100KW和美国国际燃料电池公司提供的200KW。
　　
　　富士电机已提供了70多座电站，现场寿命超过10万小时。
　　
　　磷酸型燃料电池目前有待解决的问题是：如何防止催化剂结块而导致表面积收缩和催化剂活性的降低，以及如何进一步降低设备费用。
　　
　　二、综合例题
　　
　　现在关于燃料电池的题目也相当多。下面我为大家讲解几道：
　　
　　例1：燃烧电池的总反应2H2+O2=2H2O一下说法正确的是（）
　　
　　①以上反应是可逆反应②以上反应是不可逆反应
　　
　　③它是一个化学能转化为电能的过程④它是一个电能转化为化学能的过程
　　
　　解析：关于电池的总反应，它是正、负极反应的合写形式，并不是可逆反应。而燃料电池是把化学能转化为电能。所以选择②和③
　　
　　2001年上海市高考综合理科卷中有一道类似的题目
　　
　　目前常用的镍（Ni）镉(Cd)电池，其电池总反应Cd+2Ni(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2
　　
　　已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是（）

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