89、什麽是燃料電池?它們在發電上有什麽優點?

    燃料電池是一種用於發電的裝置，為了了解它的價值，讓我們分別研究一下“燃料”和“電池”這兩個詞。


    為了利用煤或者石油這樣的燃料來發電，必須先燃燒煤或者石油。它們燃燒時產生的能量可以對水加熱而使之變成蒸汽，蒸汽則可以用來使渦輪發電機在磁場中旋轉。這樣就產生了電流。換句話說，我們是把燃料的化學能轉變為熱能，然後把熱能轉換為電能。


    在這種雙轉換的過程中，許多原來的化學能浪費掉了。


    然而，燃料非常便宜，雖有這種浪費，也不妨礙我們生產大量的電力，而無需昂貴的費用。


    還有可能把化學能直接轉換為電能，而無需先轉換為熱能。為此，我們必須使用電池。這種電池由一種或多種化學溶液組成，其中插入兩根稱為電極的金屬棒。每一電極上都進行特殊的化學反應，電子不是被釋出就是被吸收。一個電極上的電勢比另一個電極上的大，因此，如果這兩個電極用一根導線連接起來，電子就會通過導線從一個電極流向另一個電極。


    這樣的電子流就是電流，隻要電池中進行化學反應，這種電流就會繼續下去。手電筒的電池是這種電池的一個例子。


    在某些情況下，當一個電池用完了以後，人們迫使電流返回流入這個電池，電池內會反過來發生化學反應，因此，電池能夠貯存化學能，並用於再次產生電流。汽車裏的蓄電池就是這種可逆電池的一個例子。


    在一個電池裏，浪費的化學能要少得多，因為其中隻通過一個步驟就將化學能轉變為電能。然而，電池中的化學物質都是非常昂貴的。鋅用來製造手電筒的電池。如果你試圖使用足夠的鋅或類似的金屬來為整個城市準備電力，那麽，一天就要花成本費數十億美元。


    燃料電池是一種把燃料和電池兩種概念結合在一起的裝置。它是一種電池，但不需用昂貴的金屬而隻用便宜的燃料來進行化學反應。這些燃料的化學能也通過一個步驟就變為電能，比通常通過兩步方式的能量損失少得多。於是，可以為人類提供的電量就大大地增加了。


    問題在於難以製備一種確實能以可靠方式進行工作的燃料電池。已製備了這樣的電池，其中是靠氫和氧的結合來產生電能，但氫仍然是很昂貴的。有人用一氧化碳來代替氫，這倒是便宜一些。最近還製備了利用汙水與氧的結合在細菌作用的影響下產生電能的電池。無疑，把汙水轉變為電的想法是令人鼓舞的，並可解決兩個問題：使宜的電力和廢物的處理。


    在燃料電池確實可供實用之前，還有許多工作要做，但它們代表著一種光明的前景。