化学问题

【专家解说】：其主要原理是：燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40－60％）；几乎不产生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常规发电厂减少40％以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发倍受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，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，燃料电池是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”。能量转换率很高。可达80％以上，为热机效率的一倍多。燃料电池的高能量转换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、核能发电之后的第四类发电——化学能发电。 燃料电池以还原剂（如氢气、联氨、甲醇、煤气、天然气等）为负极反应物；以氧化剂（如氧气、空气等）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。可用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵金属以及聚四氟乙烯等作电极材料。电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质以及高聚物电解质离子交换膜等数种。表4．5中列举出一些燃料电池的电解质、阳极和阴极材料的名称和工作性能。