第四種電力：燃料電池
如今有一項(xiàng)技術(shù)，全世界各大企業(yè)每年都要投入總計(jì)數(shù)十億美元的巨資競(jìng)相研究和開發(fā)，那就是“燃料電池”。燃料電池是利用氫和氧生成水的過程來產(chǎn)生電力的一種裝置。
燃料電池是一種化學(xué)電池，但是它工作時(shí)需要連續(xù)地向其供給活物質(zhì)（能起反應(yīng)的物質(zhì)）——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學(xué)電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵觯圆疟环Q為燃料電池。
燃料電池是利用水電解逆反應(yīng)的一種“發(fā)電機(jī)”。它由正、負(fù)極和夾在正、負(fù)極之間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，現(xiàn)在正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)，在工作時(shí)，向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣）。氫在負(fù)極分解成正離子氫（h＋）和電子e-，氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水電解反應(yīng)的逆過程。利用這個(gè)原理，燃料電池便可在工作時(shí)源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為“發(fā)電機(jī)”。
燃料電池具有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是發(fā)電效率高達(dá)40～60％，如果組成聯(lián)合供電供熱系統(tǒng)充分利用余熱，則整個(gè)系統(tǒng)的效率可高達(dá)80％；二是在發(fā)電中不產(chǎn)生氮和硫的氧化物，用這種方式發(fā)電對(duì)保護(hù)環(huán)境具有重大意義。
燃料電池與其他發(fā)電方式相比，有獨(dú)到的特點(diǎn)：第一，它是靜止型直接發(fā)電，不像火力發(fā)電那樣先把燃料的化學(xué)能變成熱能，再變成機(jī)械能，最后才轉(zhuǎn)換為電能，而是直接變成電能，不存在汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)械系統(tǒng)，也不存在零部件的疲勞、磨損等問題，大大增加了運(yùn)行可靠性。因?yàn)樗庆o止地工作，無(wú)噪聲，無(wú)振動(dòng)，可以直接安裝在大樓內(nèi)工作，所以省去了遠(yuǎn)距離的輸送線路；第二，它是由許多單元組成模塊而工作的，首先用兩片電極夾住一片電解質(zhì)板組成一個(gè)單元，然后由上百個(gè)這種獨(dú)立的單元堆疊在一起組成一個(gè)燃料電池組，再把許多燃料電池組集合在一起便形成一個(gè)發(fā)電站。其發(fā)電效率同發(fā)電站的規(guī)模大小無(wú)關(guān)，只取決于每個(gè)獨(dú)立單元的發(fā)電效率，因而盡管是小規(guī)模的發(fā)電站也具有較高的發(fā)電效率；第三，靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。作為燃料電池的燃料，并不是直接向它供給氫，而是供給各種碳?xì)浠衔�，除可供液化石油氣、沼氣之外，還可以供給甲醇、煤油和粗汽油等。
燃料電池一旦得到普遍應(yīng)用，那么，我們現(xiàn)在這個(gè)使用著終歸會(huì)消耗殆盡的化石燃料的社會(huì)便將步入一個(gè)使用氫能源的新型社會(huì)，而這種氫能源，實(shí)際上永遠(yuǎn)也不會(huì)枯竭�？梢院敛豢鋸埖卣f，燃料電池即將引發(fā)自工業(yè)革命以來的又一次大變革。
燃料電池將極大地改變我們的生活。將來，手機(jī)和筆記本電腦上所使用的電池全都會(huì)換成燃料電池。各家各戶都安裝有一套燃料電池，提供全家生活所需要的全部電力。所有的汽車全都配備了燃料電池，再也不必?fù)?dān)心石油價(jià)格暴漲，只需使用可再生的天然能源所生產(chǎn)的氫氣就可以隨意行駛。世界上一切動(dòng)力機(jī)所使用的電力，大概都可以從燃料電池獲得。