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寶鄂文庫(kù)

燃料電池的能量利用率為何這么高?它有哪些優(yōu)點(diǎn)?

來(lái)源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-04-26 11:21    點(diǎn)擊量:

正極為氧化銀,負(fù)極為鋅,電解液為氫氧化鉀溶液。

 

銀鋅蓄電池的比能量大,能大電流放電,耐震,用作宇宙航行、人造衛(wèi)星、火箭等的電源。充、放電次數(shù)可達(dá)約100~150次循環(huán)。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,使用壽命較短。

 

燃料電池

 

一種把燃料在燃燒過(guò)程中釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。與蓄電池不同之處,是它可以從外部分別向兩個(gè)電極區(qū)域連續(xù)地補(bǔ)充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料(例如氫、甲烷等)、氧化劑(例如氧和空氣等)、電極和電解液等四部分構(gòu)成。其電極具有催化性能,且是多孔結(jié)構(gòu)的,以保證較大的活性面積。工作時(shí)將燃料通入負(fù)極,氧化劑通入正極,它們各自在電極的催化下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。

 

燃料電池把燃燒反應(yīng)所放出的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,所以它的能量利用率高,約等于熱機(jī)效率的2倍以上。此外它還有下述優(yōu)點(diǎn):①設(shè)備輕巧;②不發(fā)噪音,很少污染;③可連續(xù)運(yùn)行;④單位重量輸出電能高等。因此,它已在宇宙航行中得到應(yīng)用,在軍用與民用的各個(gè)領(lǐng)域中已展現(xiàn)廣泛應(yīng)用的前景。

 

太陽(yáng)電池

 

把太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。當(dāng)日光照射時(shí),產(chǎn)生端電壓,得到電流,用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船中的太陽(yáng)電池是半導(dǎo)體制成的(常用硅光電池)。日光照射太陽(yáng)電池表面時(shí),半導(dǎo)體PN結(jié)的兩側(cè)形成電位差。其效率在百分之十以上,典型的輸出功率是5~10毫瓦每平方厘米(結(jié)面積)。

 

溫差電池

 

兩種金屬接成閉合電路,并在兩接頭處保持不同溫度時(shí),產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),即溫差電動(dòng)勢(shì),這叫做塞貝克效應(yīng)(見(jiàn)溫差電現(xiàn)象),這種裝置叫做溫差電偶或熱電偶。金屬溫差電偶產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)較小,常用來(lái)測(cè)量溫度差。但將溫差電偶串聯(lián)成溫差電堆時(shí),也可作為小功率的電源,這叫做溫差電池。用半導(dǎo)體材料制成的溫差電池,溫差電效應(yīng)較強(qiáng)。

 

核電池

 

把核能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置(目前的核發(fā)電裝置是利用核裂變能量使蒸汽受熱以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,還不能將核裂變過(guò)程中釋放的核能直接轉(zhuǎn)換成電能)。通常的核電池包括輻射β射線(高速電子流)的放射性源(例如鍶-90),收集這些電子的集電器,以及電子由放射性源到集電器所通過(guò)的絕緣體三部分。放射性源一端因失去負(fù)電成為正極,集電器一端得到負(fù)電成為負(fù)極。在放射性源與集電器兩端的電極之間形成電位差。這種核電池可產(chǎn)生高電壓,但電流很小。它用于人造衛(wèi)星及探測(cè)飛船中,可長(zhǎng)期使用。

 

原電池

 

經(jīng)一次放電(連續(xù)或間歇)到電池容量耗盡后,不能再有效地用充電方法使其恢復(fù)到放電前狀態(tài)的電池。特點(diǎn)是攜帶方便、不需維護(hù)、可長(zhǎng)期(幾個(gè)月甚至幾年)儲(chǔ)存或使用。原電池主要有鋅錳電池、鋅汞電池、鋅空氣電池、固體電解質(zhì)電池和鋰電池等。鋅錳電池又分為干電池和堿性電池兩種。

 

鋅錳干電池

 

制造最早而至今仍大量生產(chǎn)的原電池。有圓柱型和疊層型兩種結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是使用方便、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源豐富、適合大量自動(dòng)化生產(chǎn)。但放電電壓不夠平穩(wěn),容量受放電率影響較大。適于中小放電率和間歇放電使用。新型鋅錳干電池采用高濃度氯化鋅電解液、優(yōu)良的二氧化錳粉和紙板漿層結(jié)構(gòu),使容量和壽命均提高一倍,并改善了密封性能。

 

堿性鋅錳電池

 

以堿性電解質(zhì)代替中性電解質(zhì)的鋅錳電池。有圓柱型和鈕扣型兩種。這種電池的優(yōu)點(diǎn)是容量大,電壓平穩(wěn),能大電流連續(xù)放電,可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規(guī)定條件下充放電數(shù)十次。

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