氫燃料電池：上天入地下海

氫能發電的方式是氫燃料電池，這是利用氫和氧直接經過電化學反應而產生電能的裝置。換言之，也是水電解槽產生氫和氧的逆反應。自從上世紀70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業性開發，日本已建立萬千瓦級燃料電池發電站，美國有30多家廠商在開發燃料電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發電方式已引起世界的關注。

燃料電池的簡單原理是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能源轉換效率可達60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發電裝置很小，造價很高，主要用于宇航作電源。現在已大幅度降價，逐步轉向地面應用。目前，燃料電池的種類很多，主要有以下幾種：

磷酸鹽型燃料電池

磷酸鹽型燃料電池是最早的一類燃料電池，工藝流程基本成熟，美國和日本已分別建成4500千瓦及11000千瓦的商用電站。這種燃料電池的操作溫度為200℃，最大電流密度可達到150毫安/平方厘米，發電效率約45％，燃料以氫、甲醇等為主，氧化劑用空氣，但催化劑為鉑系列，目前發電成本尚高，每千瓦小時約40—50美分。

融熔碳酸鹽型燃料電池

融熔碳酸鹽型燃料電池一般稱為第二代燃料電池，其運行溫度650℃左右，發電效率約55％，日本三菱公司已建成10千瓦級的發電裝置。這種燃料電池的電解質是液態的，由于工作溫度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料用氫、一氧化碳、天然氣等均可。氧化劑用空氣。發電成本每千瓦小時可低于40美分。

固體氧化物型燃料電池

固體氧化物型燃料電池被認為是第三代燃料電池，其操作溫度1000℃左右，發電效率可超過60%，目前不少國家在研究，它適于建造大型發電站，美國西屋公司正在進行開發，可望發電成本每千瓦小時低于20美分。

此外，還有幾種類型的燃料電池，如堿性燃料電池，運行溫度約200℃，發電效率也可高達60%，且不用貴金屬作催化劑，瑞典已開發200千瓦的一個裝置用于潛艇。美國最早用于阿波羅飛船的一種小型燃料電池稱為美國型，實為離子交換膜燃料電池，它的發電效率高達75%，運行溫度低于100℃，但是必須以純氧作氧化劑。后來，美國又研制出一種用于氫能汽車的燃料電池，充一次氫可行駛300公里，時速可達100公里，這是一種可逆式質子交換膜燃料電池，發電效率最高達80％。

燃料電池理想的燃料是氫氣，因為它是電解制氫的逆反應。燃料電池的主要用途除建立固定電站外，特別適合作移動電源和車船的動力。

來源：成都日報

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